Adama Diop est né à Dakar au Sénégal. Il arrive en France en 2002 pour se former à l’École Nationale Supérieure d’Art Dramatique de Montpellier puis au Conservatoire National Supérieur d’Art Dramatique de Paris. En 2006, il met en scène Le masque boiteux de Koffi Kwahulé puis en 2007 Homme pour Homme, adapté de Bertold Brecht. Dès sa sortie de l’école, il joue sous la direction de Bernard Sobel puis travaillera par la suite avec Yves Beaunesne, Jean-Pierre Baro, Cyril Teste, Christophe Perton, Marion Guerrero, Patrick Pineau, Arnaud Meunier, Gilles Bouillon, Jean Boillot.
En 2016, il rejoint la compagnie « Si Vous Pouviez Lécher Mon Cœur » et Julien Gosselin, pour deux spectacles 2666 et Joueurs Mao 2 Les Noms. Il interprète aussi Macbeth sous la direction de Stéphane Braunschweig en 2018. En 2019, il joue sous la direction de Frank Castorf dans son adaptation de Bajazet - En considérant « Le théâtre et la peste » d’après Racine et Antonin Artaud puis rejoint Arthur Nauzyciel en 2020 pour sa création de Mes Frères, texte de Pascal Rambert. En 2021, il rejoint Tiago Rodrigues pour la création de La Cerisaie au Festival d’Avignon. En 2022, Il incarne le héros shakespearien Othello, dans une mise en scène de Jean-François Sivadier.
En 2024, il crée sa première mise en scène : Fajar, à la MC93. Il participe à des fictions radiophoniques et tourne des projets cinématographiques sous la direction de Jean-Philippe Gaud, Ousmane Darry, Yukamei ou Laurent Bonotte.