Di umili origini, Caio Valerio Diocle, questo il suo vero nome, nacque verso il 240. Percorse una rapida, brillante carriera militare raggiungendo il grado di comandante della guardia dell'imperatore Numeriano. Assassinato questi dal prefetto del pretorio Apro, Diocleziano fu acclamato imperatore dai soldati e, ucciso l'assassino, si volse contro Carino fratello di Numeriano venendone però sconfitto al fiume Margo (285). Ucciso però anche Carino dai suoi stessi soldati, Diocleziano divenne unico imperatore.
Presto si associò Massimiano al trono come Cesare inviandolo a combattere i Bagaudi in Gallia e concedendogli nel 286 il titolo di Augusto. I due augusti condussero poi una serie di vittoriose campagne a difesa contro i barbari delle frontiere danubiane e quindi Diocleziano provvide a sistemare, come vassallo di Roma, Tiridate III sul trono d'Armenia ed a soffocare i disordini scoppiati in Egitto.
Nel 293, su progetto di Diocleziano e secondo le normative che avrebbero sostenuto il principio della Tetrarchia imperiale romana, i due Augusti crearono i due Cesari o loro successori designati, cioè Galerio, adottato da Diocleziano e Costanzo Cloro da Diocleziano stesso fatto adottare a Massimiano (il nuovo sistema di governo venne tra l'altro irrobustito da una "catena" di legami matrimoniali abilmente orchestrati da Diocleziano). Quest'ultimo esercitava comunque una posizione di preminenza rispetto ai colleghi: tutti e quattro comunque erano riconosciuti sovrani dell'Impero e leggi ed editti erano promulgati a nome di tutti anche se ognuno sovraintendeva alla parte dell'Impero che gli era stata assegnata (Massimiano governava sull'Africa e l'Italia, Costanzo Cloro su Gallia e Britannia [liberate degli usurpatori Carausio ed Alletto], Galerio amministrava le province danubiane e infine Diocleziano regnava sull'Oriente dove eliminò l'usurpatore Domizio Domiziano in Egitto.
La guerra condotta da Diocleziano, assieme a Galerio, contro il persiano Narsete si concluse con la conquista della Mesopotamia settentrionale e l'afermazione del protettorato romano sull'Armenia e sull'Iberia.
Pacificato l'Impero Diocleziano provvedette ad una vasta riforma amministrativa dell'Impero, che sarebbe poi stata conclusa sotto Costantino.
Un complesso cerimoniale di corte evidenziò il passaggio dal Principato al Dominato in cui era sancito il carattere sacrale ed assoluto del potere imperiale: il Sacrum Consistorium sostituì il vecchio Consilium Principis: Furono inoltre costituite 4 prefetture del pretorio ed il potere civile venne assolutamente scisso da quello militare. L'amministrazione delle province venne resa più agile con la formazione di un centinaio di province più piccole (affidate a consulares, correctores, praesides) raggruppate in DIOCESI affidate a VICARI.
In Campo militare le legioni aumentarono di numerono ma diminuirono di effettivi e l'esercito fu costituito da truppe stanziali in guarnigione (ripensi o ripariensi) e da campagna (comitatensi: si provvide inoltre ad organizzare molte fortificazioni tra cui un limes o confine fortificato più avanzato in Oriente.
A livello economico e finanziario Diocleziano tentò di fermare la crisi economica del dominio con una riforma monetaria e l'imposizione di calmieri (editti dei prezzi massimi nel 301). Pure il sistema fiscale venne del tutto rivisto e fu basato sul sistema della Caput iugatio e sulle Indizioni mentre venivano regolarizzate (fatto che perdurerà nei secoli futuri) le imposte in natura (annona). Tutte queste riforme costarono però un'aumento di pressione fiscale e per assicurare alcuni servizi fondamentali si ricorse all'obbligatorietà ereditaria di alcune professioni come quella del soldato.
In campo religioso Diocleziano fu prima tollerante verso i Cristiani ma poi, divenuto intransigente, iniziò le persecuzioni che culminarono nel sanguinoso anno 303.
Il suo apporto in ambito delle opere pubbliche fu rilevante, specie in roma, dove eresse le monumentali terme che portano il suo nome, ed a Nicomedia, principale sua residenza. Presso Salona (oggi Spalato) fece erigere un sontuoso palazzo ove si ritirò nel 305 dopo aver abdicato ed aver costretto Massimiano a fare una scelta identica. Non volle mai più riprendere il potere anche quando sorsero dispute feroci tra i suoi successori: fece comunque da intermediario estremamente autorevole a convegno di pacificazione di Carnuntum nel 308.
Alla sua morte, passato qualche anno, fu divinizzato. Grande e valoroso comandante, espertissimo politico ed uomo di governo seppe compiere un'impresa da molti giudicata impossibile: riunire e pacificare uno sterminato impero, illanguidito da gravi disordini e lotte intestine, sin al punto di riportarlo a nuovi vertici di splendore e di potenza, pur non potendo, nonostante la sua formidabile personalità e l'avvento di qualche grande seguace come Costantino, arrestarne ma solo ritardarne il declino.