Villarreal Pod koniec czerwca 2007 López przeszedł do Villarrealu za kwotę 6 milionów. Na początku był tylko rezerwowym bramkarzem, ale jego dobra gra została zauważona bardzo szybko. W pierwszym sezonie rozegrał 20 meczów, a także kilka w europejskich pucharach. W latach 2008–2009 López pomógł Villarrealowi zająć 5. miejsce w Primera División. W kolejnym sezonie Villarreal zajął 7. pozycję, López rozegrał wszystkie z możliwych meczów. W sezonie 2011/2012 López wpuścił 50 goli w lidze. W kolejnym sezonie zagrał w Lidze Mistrzów, jego drużyna nie wyszła z grupy.
Sevilla i powrót do Realu mały|lewo|Diego López w barwach Realu Madryt w 2013 roku 22 maja 2012 López podpisał kontrakt z Sevillą. Wystąpił w niej przeciwko swojej byłej drużynie Realowi Madryt. 25 stycznia 2013, gdy Iker Casillas złamał palec lewej ręki z Valencią, José Mourinho postanowił kupić Diego Lópeza. Po kilku dniach zaliczył debiut w meczu Pucharu Króla z FC Barceloną, gdzie Real zremisował 1:1. López w samej końcówce meczu obronił strzał Jordiego Alby, który uratował Królewskim remis. Niestety w lidze pierwszy jego mecz został przegrany przez Real, kiedy to kolega z drużyny Cristiano Ronaldo strzelił samobójczą bramkę i jego drużyna przegrała z Granadą. Wystąpił także w rewanżowym meczu Pucharu Króla z FC Barceloną.