La estación Diagonal de la línea L5 del metro de Barcelona entró en servicio en el año 1969, con la entrada en servicio de la línea entre esta estación y Collblanc. La estación está situada bajo la calle Rosselló, a la altura de la Rambla de Catalunya. El nivel superior dispone de un vestíbulo en cada extremo de la estación. El primero de ellos está situado en el lado este y dispone de un acceso desde la Rambla de Catalunya dotado de escaleras, escaleras mecánicas y ascensor. En su interior encontramos las máquinas de venta de billetes, puertas de control de acceso y una entrada para la sala de exposiciones Mercè Sala inaugurada en junio de 2010. Además, desde este vestíbulo sale un pasillo de enlace de más de 100 metros de largo con la estación de Diagonal de la línea L3. En el lado oeste, hay otro vestíbulo con acceso desde Rosselló en donde encontramos máquinas de venta de billetes, puertas de control de acceso (separadas por cada andén), un despacho para el Agente de Atención al Cliente, un punto de información y atención al cliente de TMB y otro acceso a la sala de exposiciones Mercè Sala. Desde este vestíbulo sale un pasillo de enlace de 90 metros de longitud con la estación de Provenza de los FGC. Entre el vestíbulo este y el vestíbulo oeste hay un pasillo de enlace, de esta manera se puede acceder facilmente desde FGC a L3. Los trenes de la línea L5 circulan por un nivel inferior formado por dos vías con andenes laterales de 94 metros de largo. El enlace entre los vestíbulos y los andenes se hace mediante escaleras, escaleras mecánicas y por el lado este, mediante ascensores.