На счету Кемерон участие в рекламных кампаниях таких брендов как Кельвин Кляйн, Кока-кола и Levi`s. В 1994 году Кемерон впервые появилась на экране в комедии «Маска», где её партнером по фильму стал известный комик Джим Керри. Не смотря на то, что у Диас не было ни малейшего опыта, критики признали её работу в этом фильме безупречной. После оглушительного успеха «Маски» многие видные режиссеры и продюсеры захотели увидеть Диаз в своих фильмах и проектах.

Готовясь к съемкам фильма «Смертельный бой» по мотивам одноименной видеоигры, Диаз сломала кисть и не смогла принять участие в съемках. Однако это не выбило её из колеи и Кемерон приняла участие в работе над такими малобюджетными картинами как «Последний ужин» (1995), «Чувствуя Миннесоту» (1996) вместе с Киану Ривзом, «Она такая одна» (1996) и «Голова над водой» (1996). Но уже в 1997 году актриса вновь совершила прорыв, приняв участие в фильме «Свадьба лучшего друга», в котором по признаию многих критиков блестящей актерской игрой ей удалось затмить саму Джулию Робертс.

В этом же году выходит романтическая комедия «A Life Less Ordinary» с Эваном МакГрегором, и Диаз попадает в элитный список актеров. Вскоре после этого выходит скандальная комедия братьев Фарелли «Все без ума от Мэри»,в котором партнерами Диаз по съемочной площадке стали Мэтт Дилон и Бен Стиллер.

В 1999 году публике предстали две разных Диаз : первая — сексапильная блондинка, жена кукловода и работница зоомагазина в комедии «Быть Джоном Малковичем» и вторая — президент футбольного клуба в спортивной киноленте Оливера Стоуна «Каждое воскресенье».

Несмотря на успех всех своих работ (неизменно фильмы с участием Кемерон с лихвой окупали свой бюджет), Кемерон продолжала появляться в малобюджетках — «Некудышные дела» (1998), «Ты можешь сказать, лишь взглянув на неё» (2000). Осенью 2000 года длинноногая красотка приняла участие в римейке популярного телесериала 70-х «Ангелы Чарли» вместе с Люси Лиу и Дрю Берримор. Как и подобает хорошим римейкам, фильм сделал отличную кассу и добавил вистов всем главным героиням.

В начале 2001 года послужной список актрисы пополнила ролт в фильме «Невидимый цирк». Также актриса попробовала себя на новом поприще и озвучила принцессу Фиону в хитовом мультике «Шрэк». Также в работе над этим мультфильмом приняли участие такеи мэтры как Майк Майерс и Эдди Мёрфи. В этом же году Диаз снялась в фильме Мартина Скорсезе «Банды Нью-Йорка» с Леонардо Дикаприо и психологическом триллере «Ванильное небо» с Томом Крузом. В 2003 году на волне успеха «Ангелов Чарли» выходит и вторая часть — «Ангелы Чарли: Полный вперед».

Из ожидающихся проектов Кемерон Диаз можно выделить воссоединение их творческого союза с Джимом Керри в рамках римейка комедии 1977 года «Fun with Dick and Jan». Пятилетние отношения с видеопродюсером Карлосом де ля Торре завершились в 1995 году. С 1996 года по 1998-ой Кемерон была помолвлена с партнером по киноленте «Все без ума от Мэри» — Мэттом Диланом. В настоящее время актриса проживает вместе со звездой фильма «Реквием по мечте! — Джаредом Лето.