August Diehl apparaît pour la première fois au cinéma dans
Poppen puis obtient la même année le rôle principal d'un pirate informatique dans le film
23. Après quelques passages dans des courts-métrages il revient sur le grand écran dans le film d'épouvante
Anatomie 2. L'année suivant il apparaît au côté d'Anouk Aimée dans
La Petite Prairie Aux Bouleaux.
Il partage ensuite la vedette de
Parfum D'Absinthe avec Daniel Bruhl, dans une histoire de triangle amoureux. En 2006, August Diehl joue dans
Je Suis L'Autre, puis il devient imprimeur de faux billets pour les nazis dans
Les Faussaires, de Ruzowitzky.
En 2008, il participe à
Der Neunte Tag, un film de guerre où il incarne un chef de la Gestapo. On l'aperçoit ensuite aux côtés d'Ellen Page dans le drame
Rebelle Adolescence. Il enchaîne les prestations dans quatre films allemands :
Buddenbrooks,
Lekcje Pana Kuki,
Anonyma - Eine Frau In Berlin et
Dr. Alemán. En 2009, il est à l'affiche du film de Quentin Tarantino,
Inglourious Basterds.