Corre l'anno 1963 quando Diego Moser decide di iniziare a correre in bicicletta. Gli inizi agonistici sono promettenti, apre infatti con la vittoria nel gran premio di Avio. Trascorrono un paio di mesi e a Pejo Fonti è in programma il campionato provinciale CSI. Diego riesce ad avere la meglio su tutti e ad indossare la maglia di campione provinciale. Dopo questo successo per ritrovarlo sul gradino più alto del podio si devono attendere due anni: nel 1968 a Virti di Lavarone si laurea campione regionale dilettanti. Nella stagione 1969, in maglia Sport Club Italia e assieme a Marcello Osler e Alberto Carlin, conquista a Linfano Terme la Coppa Italia. E' questo il principale successo del suo ultimo anno di permanenza tra i cadetti. Nel 1970 Diego Moser fa il suo ingresso nella massima categoria difendendo i colori della Gbc, capitanata dal fratello Aldo. E' inserito nella formazione con compiti di luogotenente, ruolo a cui rimarrà fedele anche nelle stagioni successive. Nel 1973 giunge, senza tanti clamori, il suo ritiro dall'agonismo proprio nel momento in cui il "rampollo" di casa, Francesco, in maglia Filotex, da il via alla sua carriera tra i professionisti.