In 2001 tekende Dayana bij modellenbureau Elite en paradeerde in Spanje, Italië, Frankrijk, de VS, Engeland, Griekenland en Duitsland voor Versace, Roberto Cavalli en andere ontwerpers. []
Ze was de presentatrice van het tv-programma "Relaxed" voor het netwerk E! Entertainment Latin America. []
Ze nam ook deel aan het vijfde seizoen van The Celebrity Apprentice (overeenkomend met seizoen twaalf van The Apprentice), een programma gehost door Donald Trump.
Miss Venezuela 2007
Mendoza versloeg 27 andere kandidaten om Miss Venezuela 2007 te winnen op 13 september 2007 in Caracas, en werd pas de tweede vrouw die de staat Amazonas vertegenwoordigt om te winnen, na Carolina Izsak in 1991.
Miss Universe 2008
Dayana was net tweeëntwintig toen ze op 13 juli 2008 tijdens de verkiezing in het Crown Convention Center in Nha Trang, Vietnam, tot Miss Universe 2008 werd gekroond. Zij werd de eerste winnares van de verkiezing uit Venezuela sinds Alicia Machado, winnares van Miss Universe 1996, en was daarmee de eerste Venezolaanse Miss Universe van de 21e eeuw.
Miss Universe 2007 Riyo Mori kroonde haar met een tiara ter waarde van US$120.000. Haar prijzenpakket omvat contant geld, een jaarcontract ter promotie van Miss Universe, wereldreizen, een huurvrij prestigieus appartement in New York City, een luxe appartement en een cadeautas gevuld met designerschoenen, jurken en schoonheidsproducten, een stipendium van 100.000 US$ voor een tweejarige opleiding aan de New York Film Academy en gratis toegang tot beroemde modehuizen en schoonheidssalons. Dayana spendeerde haar jaar door de wereld rond te reizen om lezingen te geven over humanitaire kwesties en voorlichting te geven over HIV/AIDS.
Vanaf juni 2009 heeft Dayana als Miss Universe gereisd naar Indonesië, Singapore, Italië, Vaticaanstad, Spanje, Frankrijk, Nicaragua, Oekraïne, Tsjechië, de Bahama's, Rusland, El Salvador, de Verenigde Arabische Emiraten, Brazilië, de Dominicaanse Republiek, Puerto Rico, Bolivia, Argentinië, Roemenië en Vietnam, naast talrijke reizen door de Verenigde Staten en haar thuiskomst in Venezuela! Samen met Miss Universe 1969 Gloria Diaz was Mendoza de goodwill ambassadeur van het in Venezuela gevestigde technologiebedrijf Smartmatic om de Filippijnen te bedanken voor het toevertrouwen van het succes van hun presidentsverkiezingen in 2010.