Az ifjonc aztán szerepelt jó néhány hirdetésben; az első egy tejreklám volt. Leonardo a nyári szünetekben színészkurzusra járt, majd a John Marshall középiskola növendéke lett, közben oktatófilmben játszott, például a Mickey’s Safety Club címűben, felbukkant tévésorozatokban, többek között a Parenthoodban, majd 1991-ben a Critters 3. című horrorvígjátékban debütált a filmvásznon, Luke, a hajléktalan fiú szerepében majd állandó résztvevője lett a Growing Pains című szappanoperának. Ügynöke azt javasolta neki, hogy változtassa meg a nevét Lenny Williamsra, mert az amerikaiabbnak hangzik, de Leonardónak esze ágában sem volt megfogadni a tanácsot. Érettségi után már biztos volt benne, hogy színész akar lenni, és mindent meg is tett ennek érdekében.

Baz Luhrman ausztrál rendező DiCaprióban látta meg azt a Romeót, aki sajátos, modern Shakespeare-feldolgozásának férfi főhőse lehet, és Claire Danes Juliája mellett Leo bebizonyította, hogy a rendezőnek igaza volt. Robert DeNiro is emlékezett a fiatal színész tehetségére, ezért őt kérte fel a Marvin szobája című, saját produkciójában és főszereplésével készült filmjéhez, amelyben Leo Meryl Streep bűnöző hajlamú fiát játszotta. Ezután James Cameron Titanicja következett, DiCaprio Jack Dawsont keltette életre, a szegény fiút, aki gazdag lányba szerelmes. Amikor Cameron felajánlotta neki a szerepet, Leonardo először habozott, de a rendező meggyőzte, hogy pont rá van szüksége, igaz, a 2,5 millió dolláros gázsi is sokat nyomott a latban.

A Titanic után Leonard Franciaországban forgatott, A vasálarcosban kettős szerepet játszott: a fiatal XIV. Lajost és ikertestvérét, Fülöpöt alakította. Woody Allen is elcsábította egy film erejéig (Sztárral szemben), majd ezt követően Alex Garland bestsellerének, A partnak filmváltozata következett. Danny Boyle rendező és Andrew McDonald producer New Yorkban felolvasta a forgatókönyvet Leónak, aki a Titanic után egy évet pihenni akart, de saját bevallása szerint Richard alakja azonnal megfogta, így vállalta a szerepet. A filmet Thaiföldön forgatták, s amikor egyik előzetesét bemutatták a Baljós árnyak vetítése előtt, a Csillagok háborúja-rajongók felhördültek, mert azt hitték, DiCaprio lesz a következő részben Anakin Skywalker. (Ez a fanok és Leo szerencséjére rémhírnek bizonyult.)

Leonardo DiCaprio ismertebb filmjei:

Ez a fiúk sorsa (This Boy's Life, 1993)
Gilbert Grape (What's Eating Gilbert Grape, 1993)
Egy kosaras naplója (The Basketball Diaries, 1995)
Gyorsabb a halálnál (The Quick and the Dead, 1995)
Teljes napfogyatkozás (Total Eclipse, 1995)
(Romeo + Juliet, 1996)Rómeó és Júlia
Marvin szobája (Marvin's Room, 1996) 
(Titanic, 1997)Titanic
(The Man in the Iron Mask, 1998)
(Celebrity, 1998) Sztárral szemben
 (The Beach, 2000)A part
(Gangs of New York, 2002) New York bandái
 (Catch Me If You Can, 2002)Kapj el ha tudsz