Dyana Gaye est née à Paris (France) en 1975, d'un père sénégalais et d'une mère franco-italienne.
Elle étudie le cinéma à l'Université Paris 8 St Denis où elle obtient en 1998 une Maîtrise d'études cinématographiques.
Lauréate de la Bourse Louis Lumière - Villa Médicis Hors-les-murs en 1999, elle réalise l'année suivante Une femme pour Souleymane qui sera distingué dans plusieurs festivals.
En 2004, elle est Finaliste du Programme Rolex de mentorat artistique et réalise J'ai deux amours pour la série Paris la métisse.
En 2006, son film Deweneti connaîtra une très large diffusion nationale et internationale et fera partie des cinq films nominés aux César 2008 du meilleur court-métrage.
En 2009, son moyen métrage Un Transport en commun (Saint-Louis Blues) est sélectionné en première mondiale au Festival de Locarno (Suisse).
Son 1er long métrage, Des étoiles (Under the Starry Sky) est sélectionné en Première Mondiale au Festival de Toronto (TIFF 2013, Canada).
Le film reçoit le prix France Culture Révélation, le Grand prix du Jury et le prix du public au Festival Premiers Plans d'Angers.

Parallèlement à ses activités de réalisation, Dyana Gaye a été programmatrice à l'ACID (Agence du Cinéma indépendant pour sa diffusion) de 1997 à 2001 et Chargée de la programmation Cinéma au Festival Paris quartier d'été de 2004 à 2007. Elle est intervenante à La FEMIS (Ecole Nationale des métiers de l'image et du son) depuis 2014. Elle travaille actuellement à la préparation de son prochain long-métrage intitulé Studio Kébé, une comédie musicale à Dakar.