En los años cuarenta, se dedicó a la fotografía de moda en revistas como Esquire, Vogue y Harper’s Bazaar.
La década del sesenta fueron sus años más productivos. Recorría los peligrosos barrios de Nueva York para seleccionar a los personajes que retrataría, en su mayoría enanos, playas nudistas, prostitutas, entre otros.
La exposición que la dio a conocer al público mayoritario fue "New sensations" en 1967. Continuaba trabajando para revistas importantes retratando a celebridades como Norman Mailer, Mae West o Jorge Luis Borges.
En 1971, después de una larga depresión, Diane Arbus se suicida. Un año más tarde su trabajo fue seleccionado para participar en la Bienal de Venecia, siendo la primera fotógrafa estadounidense en ser seleccionada, y el MoMA de Nueva York organizó su primera gran retrospectiva.
Inspiraron a las gemelas de "El Resplandor"
Retrato de una obsesión es el título de la película producida en 2006 y basada en la biografía de la artista. Dirigida por Steven Shainberg (Secretary), protagonizada por Nicole Kidman y Robert Downey Jr.
