Lúc nhỏ theo cha học chữ Hán ở Huế, tốt nghiệp Cao đẳng Thành chung. Năm 1920 được bổ làm giáo viên trường Quốc học Vinh. Trong thời gian học ở Huế đã tham gia hoạt động cách mạng cùng với các đồng chí Trần Đình Thanh, Trần Phú, Trần Hậu Vị…
Ngày 14/7/1925, đồng chí Ngô Đức Diễn cùng với các đồng chí Trần Phú, Tôn Quang Phiệt, Trần Đình Thanh, Phan Kiêm Huy tổ chức hội nghị trên rú Mèo, gần Bến Thủy – thành phố Vinh thành lập Hội Phục Việt do đồng chí Trần Đình Thanh làm hội trưởng. Năm 1929, Hội Phục Việt được đổi thành Tân Việt cách mạng Đảng. Đồng chí Ngô Đức Diễn được cử làm Ủy viên Thường vụ phụ trách tài chính và kỳ bộ Trung kỳ. Đồng chí đã gây dựng phong trào cách mạng, tuyên truyền, vận động các tầng lớp trí thức, thanh niên tham gia thành lập cơ sở Đảng, tham gia thành lập chi bộ Đảng đầu tiên của tỉnh Hà Tĩnh tại làng Đỉnh Lự, xã Tân Lộc, Can Lộc (huyện Lộc Hà ngày nay).
Ngày 01/8/1929, đồng chí bị giặc Pháp bắt ở Vinh, kết án 13 năm tù, đày đi Côn Đảo. Đầu năm 1930, chúng lại giải về nhà lao Vinh xét hỏi, tra khảo rồi chuyển vào nhà giam Huế. Trong suốt thời gian giam cầm ở các nhà lao, mặc dù bị giặc tra tấn, dùng mọi nhục hình nhưng đồng chí vẫn luôn giữ vững chí khí kiên trung với Đảng, với nhân dân.

Con cháu dòng họ Ngô và nhân dân thị trấn Nghèn dâng hương

...

Lãnh đạo cấp tỉnh và huyện Can Lộc dâng hương

Ngày 8/4/1930, đồng chí bị thực dân Pháp đánh chết trong nhà lao Huế, thi hài đồng chí được an táng tại nghĩa địa nhà tù.
Xét công lao hoạt động, ngày 28/12/2011 Tỉnh ủy Hà Tĩnh đã có quyết định công nhận đồng chí Ngô Đức Diễn là cán bộ hoạt động cách mạng trước ngày 01/01/1945. Ngày 6/9/2013, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng đã ký quyết định cấp bằng Tổ quốc ghi công đối với đồng chí Ngô Đức Diễn.