Před kameru se poprvé postavil v reklamách a poučných filmech a jeho kariéru odstartoval film Co žere Gilberta Grapea? (1993). Za vedlejší roli mentálně postiženého chlapce byl nominován na Oscara i Zlatý glóbus.
Zásadní zlom v kariéře přišel s filmem Romeo a Julie (1996), kdy se z důležitých, leč stále vedlejších rolí vyšvihl na hlavní postavu. Od té doby se mu nabídky jen hrnuly. "Čtu hodně scénářů a příběhy, které se skutečně staly, mi přijdou mnohem zajímavější než to, co si scenáristé vymyslí," řekl rodák z Los Angeles o tom, jak si vybírá role. "Pokud by Gangy New Yorku a Chyť mě, když to dokážeš nebyly skutečné příběhy, tak by v tom chyběl ten správný pocit," dodal o filmech z roku 2002.
Opomenout však nelze ani další významné snímky jeho kariéry, a to především Titanic (1997) s jedenácti Oscary, který DiCapria proslavil nejvíce, ačkoliv sám nominován nebyl. Totéž se mu přihodilo ve filmu Pláž (2000). Úspěšné byly také filmy Letec (2004), ve kterém herec ztvárnil slavného aviatika, režiséra a dobrodruha Howarda Hughese, nebo Skrytá identita (2006).
