Diolot a grandi dans une famille modeste à Paris. Elle a étudié à l'École normale supérieure de Fontenay-Saint-Cloud, où elle obtient un diplôme en sciences politiques. Parallèlement à ses études, elle commence à jouer dans des pièces de théâtre amateurs, ce qui la met sur la voie de la comédie professionnelle.
En 2007, Diolot fait ses débuts au cinéma en interprétant un rôle secondaire dans le film "L'amour dure trois ans", aux côtés de Vincent Lindon et Judith Chemla. Cependant, sa première grande exposition médiatique vient avec la sortie du film "La fille de mon père" en 2010. Elle interprète le personnage principal de l'histoire, une jeune femme qui revient dans son village natal pour prendre soin de son père malade et découvre des secrets dévastateurs sur sa famille.
Depuis lors, Diolot a continué à jouer dans plusieurs films et séries télévisées françaises et américaines. Elle est notamment connue pour ses rôles dans "Les choses secrètes" (2013), "Le secret de ma grand-mère" (2015) et "Les filles du siècle" (2019).
En plus de sa carrière d'actrice, Diolot est également une militante active pour les droits des femmes. Elle s'est impliquée dans plusieurs mouvements féministes français tels que Les Nanas et Nous Toutes, où elle défend le droit à l'avortement, la lutte contre la violence faite aux femmes et la promotion de l'égalité entre les hommes et les femmes. Elle est également une conférencière populaire qui parle souvent sur ces sujets.
En 2021, elle publie son premier livre intitulé "Femme de pouvoir", dans lequel elle partage sa vision d'une société où les femmes ont le pouvoir et la place qu'elles méritent.