Díez comenzó su trayectoria como jugador en las categorías inferiores de Estudiantes, donde se formó antes de su fichaje por el equipo júnior del Real Madrid, en la campaña 2009/10. Unos años después, el madrileño salió cedido desde el club blanco al Lagun Aro GBC, en el que compitió durante el curso 2012/13.
En la campaña siguiente, el Real Madrid se volvió a hacer con sus servicios para que formara parte del primer equipo. A las órdenes de Pablo Laso, el jugador fue campeón de la Supercopa de España 2013 y de la Copa del Rey 2014, además de quedar subcampeón de la Euroliga y de la Liga Endesa en el mismo curso. Tras un nuevo año cedido en Gipuzkoa Basket GBC, donde acumuló unos buenos promedios de 12,1 puntos, 6,8 rebotes y 14,6 créditos de valoración y fue elegido Mejor Joven de la Liga Endesa.
En la temporada 2014/15, Dani Díez fichó por Unicaja. En el conjunto malagueño, permaneció a lo largo de cuatro campañas y logró alzar un título de Eurocup en el curso 2016/17.
En el verano de 2019, el madrileño se incorporó a las filas de Iberostar Tenerife, club en el que ha militado en las dos últimas temporadas y junto al que consiguió la FIBA Intercontinental Cup de 2020.