Terminada la Guerra Civil se incorporó al claustro de la Facultad de Derecho madrileña como Profesor Auxiliar y en 1946 obtuvo por oposición la cátedra de Derecho civil de la Universidad de Oviedo. Fue en 1947 cuando pasó a la Universidad de Murcia, donde a lo largo de varios años desarrolló una fecunda labor como Decano de la Facultad de Derecho, primer Director de la Escuela de Práctica Jurídica y director de los Anales de la Universidad. En 1961 se traslada a Salamanca, en cuya Universidad realiza una brillante labor, motivo por el que le fue concedida la Medalla de la Diputación de Salamanca. Trasladado por último a Madrid, en la Universidad Complutense, impartió en ella su enseñanza civilista hasta su jubilación. Dirigió desde 1978 hasta 1983 el Departamento de Derecho Privado de la Facultad de Ciencias Políticas y Sociología, recibiendo al jubilarse la Medalla de Servicios de la Universidad. También fue nombrado Doctor Honoris Causa por la Universidad de Comillas de Madrid.
Diego Espín fue nombrado Magistrado del Tribunal Supremo en 1971 por el turno de jurista de prestigio. Formó parte de la Sala Tercera de ese Alto Tribunal, presidiéndola en algún periodo, hasta su jubilación en 1985, quedando reflejada su labor en numerosas sentencias.
Desde 1975 fue Vocal permanente de la Comisión General de Codificación, adscrito a la Sección 1ª, en la que colaborando con Presidentes tan ilustres como don Francisco Bonet Ramón (ya fallecido) y Luis Díez-Picazo y Ponce de León, miembros ambos de esta Real Academia, participó en las reformas del Código civil preparadas en la Comisión a lo largo de los últimos lustros.
Ingresó como numerario en la Real Academia de Jurisprudencia y Legislación en 1995, con su discurso “Fundamento y protección del derecho de autor en las obras de arte”.
Su presencia en organismos internacionales ha sido destacada y dilatada, representando a España en varias ocasiones en Comités de Expertos de Derecho de familia del Consejo de Europa; en el Congreso celebrado en Viena en 1977; presidente de la Sección Española de la Comisión Internacional del Estado Civil, organismo del que fue Presidente honorario después de haberlo sido efectivo en sus Asambleas de Paris (1986) y Lisboa (1987).
Su faceta científica es muy destacada. Sus trabajos abarcan todo el campo del Derecho civil. Entre sus monografías destacan La autonomía de la voluntad, La capacidad jurídica de la mujer casada, La adquisición de la posesión inmaterial en el Derecho español y Las facultades del Derecho moral de los autores y artistas. Especial relieve tiene su Manual de Derecho Civil Español, su obra más extensa, integrada en 5 volúmenes, con una importantísima difusión en España e Iberoamérica.
Ha colaborado en diversas revistas jurídicas españolas y extranjeras, entre las que destacan la Revista de Derecho Privado, a cuyo Consejo de Redacción perteneció, en la Revista General de Legislación y Jurisprudencia, Anuario de Derecho Civil, Revista Jurídica de la Universidad Interamericana de Puerto Rico y Revista Argentina de Derecho de Familia.
