את פעילותה התקשורתית החלה דיין בשנת 1982 עם גיוסה לצה"ל ושיבוצה בתחנת גלי צה"ל. את שירותה בתחנה החלה כמפיקת יומני חדשות. לאחר שישה חודשים הועברה לתפקיד כתבת והייתה לכתבת הראשונה בתחנה בשירות סדיר. שימשה עורכת חדשות החוץ, כתבת לענייני מפלגות וכתבת פרלמנטרית. לאחר שחרורה מצה"ל (1985) המשיכה לעבוד בגלי צה"ל ומונתה כמגישת תוכנית הבוקר הפופולרית "בוקר טוב ישראל". כמו-כן עסקה בהגשת תוכנית ראיונות יומית - "פגישה יומית", ותוכנית אישית לסיכום השבוע - "היה באוויר".
בשנת 1987 הצטרפה לנבחרת מגישי תוכנית האקטואליה "ערב חדש" בטלוויזיה החינוכית. כמו-כן הגישה לצד העיתונאי דן מרגלית את התוכנית "מוסף המוספים", מהדורה מיוחדת ל"ערב חדש" אשר שודרה בסוף השבוע. במהלך שהותה בלימודים אקדמיים בארה"ב (1990-1993), כתבה טור אישי בעיתון ידיעות אחרונות.
תוכנית "עובדה"
בשנת 1993, עם עלייתו לאוויר של ערוץ 2, הצטרפה דיין לזכיינית "טלעד" והחלה בהגשת תוכנית התחקירים והתעודה "עובדה". בשנת 2005 איבדה טלעד את זכיונה לשידור ו"עובדה" נרכשה על-ידי הזכיינית "קשת", ומאותה עת נכללת בשידוריה. בנוף שידורי הטלוויזיה המסחרית בישראל רשמה "עובדה" הישג מרשים בהיותה התוכנית הוותיקה ביותר בשידורי ערוץ 2 והתוכנית היחידה אשר נותרה באוויר מתחילת שידורי הערוץ. במשך מרבית שנות שידורה הופקה התוכנית על-ידי חברת החדשות של ערוץ 2, עד לעונה ה-16 אז החליטה "קשת" להעבירה להפקה פנימית בחברה.
מיום עליית "עובדה" לאוויר מהווה דיין כדמות העיתונאית המזוהה ביותר עם התוכנית. מלבד הגשת התוכנית אוחזת דיין בתואר יוצרת התוכנית (לצד גלעד טוקטלי), עוסקת בעריכת תחקירים, ראיונות וכתבות, ומעורבת בקבלת ההחלטות בנוגע לכלל התכנים המשודרים בתוכנית. במהלך שנות שידורה של התוכנית רכשה לעצמה "עובדה" מוניטין כאחת מתוכניות התחקירים המובילות בטלוויזיה הישראלית אם לא המובילה שבהן. ביסוד מעמד זה עומדת שרידותה יוצאת הדופן של "עובדה" ולא פחות מכך, שורה של תחקירים וראיונות אשר עוררו הד ציבורי נרחב.
כתבות בולטות
בנובמבר 2004 שודר בתוכנית תחקיר אשר עסק בתקרית באזור רפיח בה היה מעורב קצין צה"ל (שנודע כ–סרן ר') ונהרגה נערה פלשתינית. במקביל לשידור התוכנית הוגש בבית דין צבאי כתב אישום נגד הקצין על עבירות שימוש לא חוקי בנשק, שיבוש הליכי משפט ועוד. במסגרת התחקיר הוצגו ממצאים וטענות אשר תמכו בכתב האישום. לאחר שנמצא זכאי בבית הדין הגיש סרן ר' תביעת דיבה נגד דיין והזכיינית טלעד בטענה שהתחקיר נערך באופן מגמתי ובלתי הוגן והציג תמונה חד-צדדית. בית המשפט המחוזי קיבל את התביעה והטיל על הנתבעים תשלום פיצויים בסך 300 אלף שקלים וכן פרסום התנצלות ועיקרי פס"ד במסגרת התוכנית. לאחר ערעור על פסק הדין קבע בית המשפט העליון כי דיין נהנית מהגנת "אמת לשעתה" וכי תכני התחקיר עומדים במבחן "עבודה עיתונאית סבירה". בהתאם בוטל חיובה בפרסום ההתנצלות. על הנתבעים נגזר תשלום פיצויים בסך 100 אלף ש"ח בשל הקדימונים לתוכנית שנקבעו כ"לשון הרע". לאחר ערעור נוסף קבע הרכב מורחב של בית המשפט העליון כי לדיין עומדת גם הגנת "תום לב".
בשלהי 2005 עמדה "עובדה" לשדר תחקיר אודות חברת התעופה ישראייר. השידור עוכב בעקבות התנגדות הזכיינית "קשת" לשידור, עקב איומים בתביעה מצד החברה ולחץ מצד בעלי השליטה בה. המחלוקת בין מערכת התוכנית לזכיינית נמשך מספר שבועות עד שלבסוף שודרה התוכנית כמתוכנן.
בינואר 2006 שודר בתוכנית תחקיר אודות פעילותם של מספר פעילים בארגוני שמאל בישראל, בהם הפעיל עזרא נאווי. בתחקיר, אשר התבסס על תיעוד מצולם שהגיע לתוכנית מידי ארגון ימין בשם "עד כאן", נראה נאווי מתגאה בהעברת מידע לרשות הפלשתינית על פלשתינים אשר מכרו קרקעות ליהודים ובסנקציות שננקטו נגד אותם פלשתינים (כולל עונש מוות). הטענות שהועלו בתחקיר, כמו גם התבססותו על חומרים שהעבירה עמותת ימין, עוררו הד-ציבורי נרחב וסוער אשר כלל ביקורת קשה משמאל ותמיכה מימין.
באפריל 2016 שודר בתוכנית תחקיר אשר הציג עדויות אודות האלוף במיל והפוליטיקאי רחבעם זאבי, בהן הועלו טענות קשות אודות מעשיו של זאבי, ביניהן טענות על הטרדה מינית, מעורבות בפעילות עבריינית ועוד. התחקיר עורר דיון נרחב בדמותו של זאבי, כמו גם ביקורת על ביצוע תחקיר אודות אדם שאינו יכול להגיב לטענות נגדו.
בנובמבר 2016 שודר תחקיר אודות נהלי העבודה בלשכת ראש הממשלה בנימין נתניהו ובפרט בדבר מעורבותה של רעייתו שרה נתניהו בקבלת ההחלטות בלשכה. בתום הכתבה הקריאה דיין במשך דקות מול המצלמה את תגובתו של רה"מ נתניהו במלואה (טקסט בן 3 עמודים) אשר כללה האשמות אישיות כלפיה (בהן הטענה כי הינה - "אשת שמאל קיצוני"). בתום הקראת התגובה סיימה דיין במשפט - "מה אומרים? לא אומרים"
כתבות בולטות נוספות אשר שודרו במסגרת התוכנית: חשיפתה של פרשת פריניאן; מתן רשיונות נהיגה במשאית, תמורת שוחד. בעקבות החשיפה בוצע גל המעצרים של מורי נהיגה בצפון; מסע הבריחה של אישה מוכה, מפני בעלה, שאיים לרצוח אותה; חסרי הבית מתחת לגשר הירקון בתל אביב; שיחזור פעולת המוסד הכושלת להתנקשות בחייו של ח'אלד משעל; חשיפת פרשת שמעון קופר (שהובילה להרשעתו ברצח); שיחזור ההתנקשות בחייו של אבו ג'יהאד; ליווי מתי מילוא שבחר לסיים את חייו בהמתת חסד, פרסום יומני השבי של רון ארד; סיקור מלחמת הכורדים בארגון דאעש ועוד.
מלבד תחקירים עסקה דיין בקיום ראיונות בעלי הד-ציבורי נרחב עם מנהיגים ודמויות בולטות שונות בישראל ובעולם, בהם: ראש הממשלה יצחק רבין, בעיצומם של מהלכי השלום שהוביל; שמעון פרס, שבוע לאחר רצח ראש הממשלה; אהוד ברק, שבוע לפני שפרש מכהונתו כרמטכ"ל; רוצח ראש הממשלה יגאל עמיר; נשיא טורקיה רג'פ טאיפ ארדואן; כרמלה בוחבוט; קורט בכר, קצין האס.אס לשעבר; ויקטור אוסטרובסקי, איש המוסד לשעבר; סילביו ברלוסקוני, בעת שכיהן כראש ממשלת איטליה; ולדימיר ז'רינובסקי, מנהיג הימין ברוסיה; הפוליטיקאי הצרפתי, ז'אן מרי לה פן; מרקוס וולף, לשעבר ראש הביון של מזרח גרמניה, ראש המוסד מאיר דגן ועוד רבים אחרים.
לצד פעילותה הטלוויזיונית עוסקת דיין בהגשת תוכנית הבוקר "נכון לעכשיו" (יום אחד בשבוע) בתחנת גלי צה"ל.
בשנת 1995 זכתה במגן עמותת "אמיתי". בשנת 2015 זכתה בפרס סוקולוב.