Thế tử Nguyễn Phúc Diễn sinh ngày 28tháng 4, năm 1640 là con trai cả của Chúa Nguyễn Phúc Tần [2] tại Huế. Mẹ ông là Chu Thị Viên .

Mùa xuân năm 1650, Chúa Nguyễn Phúc Tần lập ông làm Đông Cung, được phong là Thế Tử, được ban ấn Đông cung chi ấn. Cử các danh sĩ đương thời lo việc giảng học cho ông.

Mùa xuân năm (1684), ông bị bệnh đậu mùa và mất vào ngày 18 tháng 11 năm 1684 hưởng dương 44 tuổi. Ngày Thế tử Diễm mất, Thế tử Nguyễn Phúc Diễn được an táng tại huyện Phú Xuân Huế. Năm 1685, ông được là Hiền Vương thương tiếc tặng làm Phúc Quốc công'. Thế tử Nguyễn Phúc Diễn sinh được sáu con trai, ba con gái.