Диего Матеус родился в 1984 году в Баркисимето (Венесуэла), где начал обучаться игре на скрипке. Переехав в Каракас, стал воспитанником знаменитой венесуэльской образовательной программы «Система» (El Sistema). Был концертмейстером Молодежного оркестра Венесуэлы имени Симона Боливара. Позднее учился дирижированию у Хосе Антонио Абреу. Совершенствовался под руководством Клаудио Аббадо и Марка Стрингера.
Международный дебют Диего Матеуса состоялся весной 2008 года на фестивале имени Пабло Казальса в Пуэрто-Рико, где он выступил с Молодежным оркестром Венесуэлы имени Симона Боливара. В том же году дебютировал с болонским Оркестром Моцарта, возглавляемым Клаудио Аббадо, а год спустя был назначен главным приглашенным дирижером этого коллектива.
Диего Матеус выступал со многими ведущими оркестрами мира: оркестром Национальной академии Санта-Чечилия в Риме, Филармоническим оркестром театра Ла Скала, оркестрами Итальянского, Берлинского и Франкфуртского радио, Гюрцених-оркестром Кёльнской филармонии, Гамбургским филармоническим, оркестрами Итальянской и Романдской Швейцарии, Цюрихской оперы, Радио Франс, лондонскими оркестрами «Филармония» и Королевским филармоническим, Филармоническим оркестром Би-би-си, Лос-Анджелесским филармоническим, Симфоническим оркестром Хьюстона, Чешским филармоническим, Израильским филармоническим, Королевским филармоническим оркестром Стокгольма, Симфоническим оркестром Ванкувера, Малеровским камерным и многими другими. В 2013–2016 годах был главным приглашенным дирижером Симфонического оркестра Мельбурна.
Часто сотрудничает с японскими коллективами, в том числе с Симфоническим оркестром корпорации NHK, Симфоническим оркестром Yomiuri Nippon и оркестром Центра исполнительских искусств Хёго. В декабре 2018 года дирижировал оркестром фестиваля «Сайто Кинен» в Мацумото на гала-концерте, посвященном 120-летию создания лейбла Deutsche Grammophon (запись концерта выпущена на CD). С этим оркестром также выступал на фестивале в Мацумото и гастролировал по странам Азии. Постоянно выступает с венесуэльскими оркестрами, в том числе с Оркестром имени Симона Боливара, с которым гастролировал в Колумбии и Мексике. В 2013 году дирижировал Венесуэльским молодежным оркестром имени Тересы Карреньо на Зальцбургском фестивале.
Среди солистов, с которыми выступал Диего Матеус, – Рудольф Бухбиндер, Пинхас Цукерман, Николай Цнайдер, Никола Бенедетти, Рэй Чен, Ольга Перетятько и Притти Йенде. В 2016 году Матеус дирижировал оркестром берлинского Концертхауса на церемонии вручения премии ECHO Klassik, в которой принимали участие Анна Нетребко, Андреа Бочелли, Мартин Фрост, Хатия Буниатишвили и другие известные лауреаты премии.
Как оперный дирижер дебютировал в 2010 году с «Риголетто» Верди на сцене венецианского театра Ла Фениче. В 2011–2015 гг. был главным дирижером театра, руководил постановками опер «Травиата» Верди, «Богема» Пуччини, «Кармен» Бизе, «Похождения повесы» Стравинского и других, провел множество концертов оркестра театра, в том числе цикл всех симфоний Чайковского и знаменитые Новогодние музыкальные вечера, которые транслировались на весь мир телеканалом RAI.
Сотрудничал с Берлинской государственной оперой («Севильский цирюльник» Россини), берлинской Дойче Опер («Риголетто» Верди), Театром Лисеу в Барселоне («Дон Паскуале» Доницетти), венским Театром ан дер Вин («Вильгельм Телль» Россини), Королевским театром Турина («Секрет Сюзанны» Вольфа-Феррари и «Человеческий голос» Пуленка), Национальным театром Сан-Карлуш в Лиссабоне («Богема» Пуччини), провел оперу «Мадам Баттерфляй» Пуччини во Дворце искусств в Валенсии и на фестивале «Флорентийский музыкальный май», оперу «Адина, или Калиф Багдада» Россини на фестивале в Пезаро.
С 2018 года Диего Матеус и скрипач Франческо Сенезе проводят в рамках Международного фестиваля Musica sull’Acqua («Музыка на воде») в Колико (Италия) летнюю академию MACH для молодых музыкантов.
Среди ангажементов сезона 2019/20 – «Риголетто» Верди в Берлинской государственной опере, «Севильский цирюльник» Россини в Баварской государственной опере (Мюнхен), премьера «Нормы» Беллини в Театре ан дер Вин (постановка Василия Бархатова, в заглавной партии Асмик Григорян), «Счастливый обман» Россини в Королевской опере Маската в Омане (постановка фестиваля Россини в Пезаро, режиссер Грэм Вик). Сотрудничество с театром Ла Фениче продолжится в 2020 году премьерами опер «Партия в бридж» Барбера и «Замок герцога Синяя Борода» Бартока. Кроме того, дирижеру предстоят выступления с Миланским симфоническим оркестром имени Джузеппе Верди, Королевским филармоническим оркестром Ливерпуля, Симфоническим оркестром корпорации NHK и Стамбульским филармоническим оркестром «Борусан».