Sau khi tốt nghiệp, bà về làm việc tại Hãng phim truyện Việt Nam cho đến khi về hưu. Bộ phim đầu tiên bà đóng là “Mưa rơi trên thành phố” và “Những người đã gặp”, sau đó bà thành công với “Ngày ấy bên sông Lam”, “Trở lại Sam Sao”...

Trong suốt sự nghiệp của mình, Diệu Thuần từ đóng những vai thôn nữ, những người mẹ hiền thục, gần đây, bà chuyển sang những vai đanh đá, cay nghiệt.[4]