1997年，创立了自己的环保组织，开始致力于环保公益事业，涉及包括全球暖化、清洁水保护、赈灾救援以及生物多样性等广泛项目。

2002年，亲自领导国际爱护动物行动周活动，制作了一段表现大象所面临威胁的影片，呼吁象类保护。2006年，出钱出力拍摄了两部有关生态问题的环保短片，呼吁正确对待水资源和强调天然燃料面临枯竭的危险。

2007年，一人担当制片、旁白、编剧，制作了反映环保题材的记录影片《第11个小时》，以详实的采访探讨了环境问题和可能解决的途径。2009年，获得美国儿童环保大使奖。

2010年，利用电影《盗梦空间》上映宣传前的空档，跟随WWF专家来到亚洲，实地考察野生老虎栖息地，了解其生存状况以及所面临的威胁。他与打击国际动物贩卖的前线人员进行了会面，一起商讨如何更好的保护这些濒临灭绝的物种。海地地震后，奥巴马号召美国两位前总统克林顿、布什成立全名叫做“克林顿布什海地基金会”的基金会，莱昂纳多向基金会捐了100万美元。

2013年5月13日，莱昂纳多在纽约克里斯蒂拍卖行举行慈善拍卖，为环境及野生动物保护募款，拍卖的33件艺术品共募集资金3880万美元；11月，莱昂纳多把生日派对变成慈善晚会，收益拨捐他旗下的环保基金，拍卖的包括一批名贵香槟，现场共筹得300万美元善款 ^[14]；12月，他组队参加新型电动车比赛E级方程式，呼吁节约能源 。

2014年9月17日，莱昂纳多在纽约获联合国秘书长潘基文委任为“联合国和平大使”关注气候变化 ；9月23日，联合国气候峰会在纽约联合国总部举行，莱昂纳多·迪卡普里奥与李冰冰作为代表在开幕式上发表英文致辞。

2015年3月5日，莱昂纳多·迪卡普里奥及其亚壁古道影业对外宣布，与视频网站Netflix进行合作拍摄一系列环保主题的纪录片；7月14日，他名下的基金会宣布捐赠约9000万余元人民币，给数个野生保育与环境保护团体。自2014年2月至2015年7月，莱昂纳多已捐出超过约1.7亿元人民币用于环保事业 ；23日，第二届莱昂纳多·迪卡普里奥基金会慈善晚会在法国圣特罗佩举行，并于当晚筹得惊人的4000万美元。晚会旨在为保护地球上仅存的原始地界、并为实施环保方案筹集善款。

2019年9月，在公益演唱会“2019全球公民音乐节”上登台演讲，为公益事业发展尽一份力。