跟隨達伽馬艦隊的航行
第奧古·迪亞士的船在1497年瓦斯科·達伽馬率領的第一次印度遠征中，第奧古·迪亞士在達伽馬的旗艦 聖加布里埃爾號上擔任船長助手（葡萄牙語： escrivão）。在達伽馬與卡利庫特的薩莫林交涉時，他是最主要的聯繫人之一，並在交涉陷入危機時被薩莫林短暫扣押為人質。
跟隨卡布拉爾艦隊的航行
1500年，第奧古·迪亞士又參加了由佩德羅·阿爾瓦雷斯·卡布拉爾率領的第二次印度遠征艦隊，這次他擔任其中一艘船的船長，並被授權開闢與東非城市索法拉之間的貿易往來。1500年4月，卡布拉爾艦隊意外發現了位於南美洲的巴西，他也有幸成為了最先登上巴西海岸的歐洲人之一。值得一提的是，當卡布拉爾艦隊剛剛登入海岸時，當地的印第安人對這些遠道而來的不速之客表示了高度的謹慎和警戒，衝突可能一觸即發，此時正是第奧古·迪亞士的即興舞蹈瞬間消除了雙方的緊張氣氛。
卡布拉爾艦隊穿越好望角時，遇到了強烈的暴風雨，導致第奧古·迪亞士的船與主艦隊失去了聯繫（他的兄弟巴爾托洛梅烏率領的船在此次暴風雨中遇難），隨後開始了在當時世界都極為罕見的長距離單船航行。為了尋找主艦隊，第奧古·迪亞士的船獨自向東航行了相當遠的一段距離，並於1500年8月10日聖勞倫斯節當天發現了一片陸地，他便因此將其命名為 “聖勞倫斯”，即今天的馬達加斯加島，他也因此成為第一個發現非洲最大島嶼馬達加斯加島的歐洲人。不過，佩羅·德科維良在第奧古·迪亞士之前曾向葡萄牙報告過該島的存在。科維良曾經在1490年回到葡萄牙後撰寫的報告中，提到了該島的阿拉伯語名字 “月亮之島”。儘管如此，但歷史上普遍仍將第奧古·迪亞士作為發現馬達加斯加島的歐洲第一人。
接著，落單的第奧古·迪亞士的船繼續獨自北上到馬林迪尋找卡布拉爾艦隊，但由於角度偏差，駛過了馬林迪，一直航行到了非洲大陸最東的瓜達富伊海角，並繼續向西轉入了葡萄牙艦隊從未訪問過的亞丁灣。在這裡他遇到了逆風，導致在海上度過了令人痛苦的好幾個月時間。這期間他不斷的抵禦暴風雨和阿拉伯海盜的襲擊，又遭到了壞血病的威脅，最終被迫在厄利垂亞海岸登入尋找食物和淡水。經過這一系列磨難，迪亞士的船上僅剩下了6名船員。
在船隻受損、船員疲憊、補給缺乏的情況下，第奧古·迪亞士覺得已無望尋找到卡布拉爾艦隊，決定返航。1501年6月，疲憊不堪、被困在貝澤吉切（位於塞內加爾的達卡灣）的第奧古·迪亞士遇到了尼古拉烏·科埃略的率領的卡布拉爾艦隊返航先鋒船並獲救，他們一起回到了里斯本。
其他發現
他曾於1492年和安東尼奧·諾利一起發現了維德角群島的部分島嶼。
