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Diego Tardelli Martins nasceu em 10 de maio de 1985, em Santa Bárbara d'Oeste, São Paulo. Iniciou sua carreira profissional no São Paulo Futebol Clube em 2003, aos 18 anos.
Após deixar o São Paulo, Tardelli atuou por diversos clubes brasileiros, incluindo Grêmio, Flamengo, Atlético Mineiro e Santos. No exterior, jogou pelo Real Betis (Espanha) e Al-Gharafa (Catar).
Tardelli teve grande destaque no Atlético Mineiro, onde atuou de 2013 a 2015 e de 2018 a 2021. Com o clube mineiro, conquistou a Copa Libertadores da América (2013), a Recopa Sul-Americana (2014) e a Copa do Brasil (2014).
Tardelli foi convocado para a Seleção Brasileira em algumas ocasiões, mas não disputou nenhuma partida oficial. Participou de amistosos e jogos preparatórios.
Em 2022, aos 37 anos, Tardelli anunciou sua aposentadoria do futebol profissional. Encerrou sua carreira com mais de 400 gols marcados e diversos títulos conquistados.