Начал свою деятельность учеником печатника, а затем работал на заводах по производству севрского фарфора. Позже учился под руководством Сушона в лилльской Школе изящных искусств. В его ранних произведениях присутствует влияние романтизма. В 1831 Диаз де ла Пенья познакомился с Теодором Руссо и около 1841 присоединился к нему в Барбизоне, став впоследствии одним из видных членов группы барбизонцев. Его произведения отличаются сияющим колоритом и особым интересом к передаче эффектов солнечного света, пробивающегося сквозь густую листву. Часто он включал в свои пейзажи человеческие фигуры.