Após construir uma carreira sólida na Europa por clubes como Porto (POR), Werder Bremen (ALE), Wolfsburg (ALE), Juventus (ITA) e Atlético de Madrid (ESP), Diego retornou ao Brasil em julho de 2016 para ser a referência técnica do Flamengo, então em reestruturação financeira. Recebido com festa pela torcida no aeroporto, estreou com gol contra o Grêmio (RS) vestindo a camisa 35 (homenagem à idade de seus filhos, pois a 10 pertencia a Ederson). Tornou-se capitão e líder do elenco, mas sua declaração sobre o "cheirinho de títulos" gerou cobranças futuras. Em 2017, assumiu a camisa 10, mas sofreu uma lesão que o tirou da reta final do Campeonato Carioca e da fase de grupos da Copa Libertadores. No mesmo ano, desperdiçou um pênalti na final da Copa do Brasil, resultando no vice-campeonato contra o Cruzeiro (MG). Diante da escassez de títulos relevantes, Diego virou o principal alvo de um protesto no aeroporto em 2018. Em resposta, marcou um gol contra o Ceará (CE) no jogo seguinte e declarou que contrataria segurança particular para si e para sua família, se necessário, para continuar defendendo o clube. No fim de 2018, mesmo com proposta do Orlando City (EUA) e a chegada de concorrentes como De Arrascaeta, Diego optou por permanecer. Em 2019, foi para o banco de reservas, recusou nova oferta do clube americano e, nas oitavas da Libertadores contra o Emelec (EQU), sofreu uma grave fratura na perna. Recuperou-se em tempo recorde, retornou na semifinal contra o Grêmio (RS) e, na final contra o River Plate (ARG), deu o lançamento para o gol do título de Gabigol. Em 2020, foi fundamental na conquista do Campeonato Brasileiro ao ser recuado por Rogério Ceni para a função de primeiro volante. Em 2021 e 2022, teve a minutagem reduzida até sua aposentadoria no fim da temporada, quando entregou simbolicamente a camisa 10 para Gabigol em sua última substituição.
