Figlio di Filippo II di Spagna e di Anna d'Asburgo, nacque a Madrid il 12 luglio 1575.
Quando nel 1578 morì il fratello Ferdinando il titolo di Principe delle Asturie che spettava all'erede al trono andò a Diego Félix in quanto il figlio maschio più grande di Filippo, Don Carlos, era già morto da anni.
Neanche Diego, tuttavia, sopravvisse al padre. Fu infatti ucciso dal vaiolo il 21 novembre 1582 e quando Filippo morì nel 1598 la corona passò al più giovane dei suoi figli, Filippo III.