Ha recibido numerosos premios entre los que destacan un Óscar al mejor actor; un premio BAFTA al mejor actor por su actuación en El renacido (2015); dos Globos de Oro al mejor actor de drama por sus actuaciones en El aviador (2004) y El renacido; y un Globo de Oro al mejor actor de comedia o musical por El lobo de Wall Street (2013). Adicionalmente, ha ganado el premio del Sindicato de Actores, el Oso de Plata y un Premio Chlotrudis.2​ Hasta 2019, sus películas habían recaudado aproximadamente 7200 millones de dólares, y ha estado ocho veces en la lista de los actores mejor pagados del año.

Comenzó su carrera, a principios de la década de 1990, apareciendo en comerciales de televisión antes de actuar en roles recurrentes de series de televisión como en Santa Bárbara y Los problemas crecen. Hizo su debut fílmico en la comedia de ciencia ficción y/o terror Critters 3 en 1991, y recibió elogios de la crítica por su actuación en This Boy's Life en 1993.3​ Obtuvo reconocimiento por sus trabajos posteriores en papeles como en ¿A quién ama Gilbert Grape? (1993)2​ y Marvin's Room (1996), así como en papeles principales en The Basketball Diaries (1995) y Romeo + Julieta (1996), antes de alcanzar la fama mundial por la película de James Cameron de 1997, Titanic.

Desde el año 2000, ha sido nominado a varios premios por su trabajo en películas como Atrápame si puedes (2002), Gangs of New York (2002), El aviador (2004),2 Diamante de sangre (2006), The Departed (2006), Revolutionary Road (2008), Django Unchained (2012), El lobo de Wall Street (2013), El renacido (2015) y Érase una vez en Hollywood.​ Sus películas Shutter Island (2010) e Inception (2010) se encuentran entre los mayores éxitos comerciales de su carrera.​ Además es dueño de una compañía de producción llamada Appian Way Productions, cuyas producciones incluyen las películas Gardener of Eden (2007) y Orphan (2009). También es un ecologista comprometido, el cual ha recibido elogios de los grupos ambientalistas por su activismo.

Después de narrar el documental de 2019 sobre el calentamiento global Ice on Fire,​ DiCaprio volvió a actuar tras una pausa de cuatro años en la comedia dramática de Quentin Tarantino Érase una vez en Hollywood, que traza la relación entre Rick Dalton (DiCaprio) y un anciano actor de televisión y su doble de acción, Cliff Booth (Brad Pitt). Para ayudar a financiar la película, DiCaprio y Pitt acordaron aceptar un recorte salarial y cada uno recibió 10 millones de dólares. A DiCaprio le gustó la experiencia de trabajar con Pitt; Tarantino describió a la pareja como «el dúo dinámico de estrellas más emocionante desde Robert Redford y Paul Newman». DiCaprio estaba fascinado con el homenaje de la película a Hollywood y se centró en la amistad entre él y el personaje de Pitt. Se basó en la experiencia de la vida real de presenciar las peleas y los rechazos de sus amigos actores en la industria.​ Las críticas de la película y la actuación de DiCaprio fueron positivas;​ un crítico de Business Insider la calificó como la mejor actuación de su carrera y a Ian Sandwell de Digital Spy le gustó especialmente la química de DiCaprio y Pitt, que según él ayuda a aportar autenticidad a la conexión de sus personajes. Recibió nominaciones para un Oscar, un Globo de Oro y un premio BAFTA al Mejor Actor. La película ganó un total de 374 millones de dólares contra su presupuesto de 90 millones de dólares. En mayo de 2020, hizo una breve aparición en el final de la miniserie El último baile.