Tên thật là Đinh Diễm Liên. Cô sinh năm 1971 tại Đà Lạt trong một gia đình 5 chị em gái đều mang tên Liên: Quỳnh Liên, Phượng Liên, Diễm Liên, Thảo Liên, Mai Liên. Mẹ cô cũng tên là Thu Liên. Cha cô là một nhà báo, sau 1975 từng đi học tập cải tạo trong 13 năm.Từ khi còn ở Việt Nam, Diễm Liên đã bắt đầu tham gia ca hát. Qua chị gái là Quỳnh Liên, nhạc sĩ Tùng Giang đã phát hiện ra cô trong một lần đi hát tại vũ trường ở Đà Lạt. Năm 1991, Diễm Liên cùng gia đình sang Hoa Kỳ định cư theo diện HO.Vào năm 1992, khi đang ở California, Diễm Liên gặp lại Tùng Giang. Sự nghiệp âm nhạc của cô bắt đầu khi được Tùng Giang đưa tới hát ở vũ trường Ritz của nhạc sĩ Ngọc Chánh. Lúc ấy, vì chưa đủ 21 tuổi để có thể đi hát ở vũ trường, Diễm Liên phải mượn căn cước của chị mình. Sau đó Diễm Liên cộng tác cùng trung tâm nhạc Mây trong các chương trình Hollywood night. Trung tâm Thúy Nga mời cô trong các chương trình Paris by night, tên tuổi của cô được thực sư biết đến với ca khúc Con yêu.
