Д. И. Петриненко родилась 8 февраля 1930 года в селе Белоусовка (ныне - Драбовский район, Черкасская область, Украина).
Окончила Киевское музыкальное училище. В 1949-1955 годах Диана Петриненко училась в КГК имени П. И. Чайковского по классу пения у М. И. Егоричевой, в 1958-1961 годах - в аспирантуре при этом же учебном заведении. В 1955-1958 годах солистка капеллы «Думка», в 1962-1988 годах - Киевской филармонии. Одновременно с 1961 года - преподаватель, с 1981 года - доцент, с 1985 года - профессор Киевской консерватории. В репертуаре певицы - украинские и русские народные песни, оперные арии М. И. Глинки, Н. А. Римского-Корсакова, В. Беллини, Г. Доницетти, романсы С. В. Рахманинова, Э. Грига, Ф. Листа, произведения украинских композиторов А. И. Кос-Анатольского, Ю. С. Мейтуса, Г. И. Майбороды, П. Майбороды. Гастролирует за рубежом..