Religia Diderot wielokrotnie podejmował problematykę religijną. Był krytyczny wobec zastanych form religii, w szczególności religii instytucjonalnej. Jego poglądy klasyfikuje się rozmaicie. Uznawany jest (w zależności od okresu) za teistę, deistę czy otwartego, materialistycznego ateistę. Klasyfikacja ta jest trudna, ponieważ wypowiedzi Diderota na ten temat są liczne i rozproszone, a jego poglądy ewoluowały.
Diderot starał się traktować religię jako przedmiot badań naukowych i postulował stworzenie „historii naturalnej religii”. Autor starał się opisać historię form religijnych, począwszy od „religii naturalnej” poprzez różne, coraz bardziej rozbudowane postacie „religii historycznych”, rozwijające się od form zmysłowych do coraz bardziej intelektualnych. Nie traktuje przy tym religii jako czegoś autonomicznego, a tym bardziej transcendentnego, lecz sprowadza ją do zjawisk naturalnych czy historycznych. Jego poglądy na źródła religii się zmieniały, mogła to być np. deifikacja wybitnych postaci (euhemeryzm), strach, oszustwo sformułowane przez grupy panujące, niezaspokojony popęd seksualny, narkotyki.