La estación Diagonal de la línea L3 del metro de Barcelona entró en servicio en el año 1924, con la entrada en servicio del tramo entre Catalunya y Lesseps, formando parte del primer ferrocarril metropolitano que tuvo la ciudad de Barcelona, siendo explotado en aquellos momentos por la compañía Gran Metro. La estación está situada bajo el Passeig de Gracia, entre la calle Rosselló y la avenida Diagonal y tiene un vestíbulo en cada extremo. En el lado Zona Universitaria hay un vestíbulo que tiene dos accesos desde Passeig de Gràcia, uno a cada lado en el cruce con Rosselló. De este vestíbulo también sale el pasillo de enlace con la estación Diagonal de la línea L5 y con la estación Provenza de los FGC. En el otro extremo de la estación, en el lado Trinitat Nova, está el otro vestíbulo con dos accesos desde Passeig de Gràcia con Diagonal. Los trenes circulan por un nivel inferior formado por dos vías con andenes laterales de 94 metros de largo. El enlace entre vestíbulos y andenes se hace mediante escalinatas y escaleras mecánicas. En el caso del vestíbulo del lado Trinitat Nova el enlace se realiza mediante diversos tramos de escaleras y escaleras mecánicas.