Adolescente, elle commença à chanter à Montréal et prit des leçons de Simone Quesnel en 1957. De 1965 à 1967, Diane Dufresne étudia à Paris avec Jean Lumière (le chant) et Françoise Rosay (l'art dramatique). De retour au Québec, elle se produisit dans la revue Les Girls de Clémence Desrochers (1969), en même temps que débutait sa collaboration avec le compositeur François Cousineau et le parolier Luc Plamondon, qui écrivirent plus tard plusieurs de ses chansons les plus populaires. La chanson « J'ai rencontré l'homme de ma vie » (1972) fut un grand succès (avec ses 60 000 exemplaires vendus au Québec et 125 000 en France). Elle fit ensuite la première partie d'un spectacle de Julien Clerc à l'Olympia de Paris en 1973. À Paris en 1979, Diane Dufresne tint le rôle de Stella Spotlight dans l'opéra-rock Starmania aux côtés de plusieurs vedettes québécoises et françaises. Première « rockeuse » de la francophonie, véritable diva, Diane Dufresne est devenue en France « l'image du Québec moderne, turbulent, délinquant » écrivait l'écrivain Jacques Godbout (Plamondon, un coeur de rockeur, Montréal 1988).