No mundo do cinema, Luís Diogo escreveu os argumentos originais dos filmes A BOMBA (2002) de Leonel Vieira, o segundo filme português mais visto esse ano, e de GELO (2016) de Luís e Gonçalo Galvão Teles. Como realizador, primeiro realizou três curtas-metragens, entre as quais NOITE FRIA EM CASTELO BRANCO e NOITE GÉLIDA EM CASTELO BRANCO, que tiveram o apoio financeiro das Câmara Municipal e Junta de Freguesia de Castelo Branco.
Em 2014 estreia nos cinemas a sua primeira longa-metragem como realizador, PECADO FATAL, que no Youtube se torna a longa-metragem portuguesa mais vista de sempre com mais de 4 milhões de visualizações. Segue-se UMA VIDA SUBLIME (2018) que arrecada 34 prémios em 64 festivais, que além de Portugal, estreia na Rússia em 20 salas.
JÁ NADA SEI, a sua terceira longa-metragem, venceu já quatro prémios de MELHOR FILME ESTRANGEIRO, todos em festivais americanos, dois de MELHOR FILME e ainda prémios de MELHOR ATRIZ, MELHOR ATOR, MELHOR REALIZADOR e MELHOR FOTOGRAFIA, num total de 13 prêmios em 30 festivais na América do Norte, América do Sul, Europa, Ásia e África.
O filme conta a história de Ricardo e Ana, um casal de trintões, escolhido para um documentário sobre casais felizes. Durante 15 dias a equipa do documentário regista depoimentos do casal, de amigos, familiares e colegas. O problema é que Ricardo se quer separar há já algum tempo, mas não tem coragem de o fazer. O documentário obriga-o a refletir sobre a relação e, na busca de respostas, envolve três amigos que demonstram opiniões diferentes sobre a sua relação e o que deve fazer.