Sous l'appellation de Dieniis tractus, c'était une petite province de l'ancienne France qui faisait partie du Bas-Dauphiné, et était située entre le Valentinois et le Gapençais.
Le Diois était jadis habité par les Vocontii, peuple gaulois romanisé de la province de Narbonnaise. Cette vaste cité des Voconces avait pour capitales Luc-en-Diois et Vaison, avant de se séparer de cette dernière, de Gap et de Sisteron pour se recentrer sur Die, qui en fut la capitale dès le second siècle après J.-C. sous le nom Colonia Dea Augusta Vocontiorum. Les textes du VIe siècle lui donnent déjà le nom de civitas Diensis, cité du Diois.
Le testament d'Abbon, en 789, fait état de nombreuses possessions dans le pagus Diensis qui devint dès le Xe siècle un comté vassal des comtes de Toulouse, marquis de Provence : en 1189, ceux-ci le donnèrent en fief à Aymar II de Poitiers, qui décida de le réunir au comté de Valentinois. Ce ne fut pas du goût des évêques-comtes de Die, qui disputèrent durant deux siècles la suprématie sur ce territoire aux comtes de Valentinois. Il fut finalement vendu à Charles VI en 1404 et intégré au Dauphiné par la suite.

Le Diois se situe à la frontière des Alpes et de la Provence, ce qui lui donne une grande diversité biologique.
L'été est très sec, les journées très chaudes mais les nuits toujours fraîches. Sans parler des sommets enneigés tout l'hiver jusqu'au printemps (contreforts du Vercors : Montagne du Glandasse, Réserve Naturelle des Hauts-Plateaux), dans le reste de la vallée l'hiver est froid et souvent neigeux, en particulier du côté du col de la Croix-Haute ainsi qu'entre Vercheny et Ponet-et-Saint-Auban. L'été les températures peuvent monter jusqu'à 40 degrés et l'hiver descendre à -15 degrés.

À l'instar du massif des Baronnies, ce territoire est composé de moyennes montagnes calcaires, roche que l'on trouve aussi abondamment dans le Vercors. Dans les vallées, les sols sablo-marneux sont dominants. La plupart des sommets ont une altitude comprise entre 1000 et 1700 m. Les petites vallées parfois creusées en gorges par les cours d’eau sont orientées en tous sens. L’ensemble crée un relief très compartimenté.
Le relief augmente progressivement à mesure qu'on s'enfonce vers l'est.