År 2001 skrev Dayana på för Elite modellagentur och gick ut i Spanien, Italien, Frankrike, USA, England, Grekland och Tyskland för Versace, Roberto Cavalli och andra designers. []
Hon var värd för tv-programmet "Relaxed" för nätverket E! Entertainment Latin America. []
Hon deltog också i den femte säsongen av The Celebrity Apprentice (motsvarande säsong 12 av The Apprentice), ett program som leds av Donald Trump.
Fröken Venezuela 2007
Mendoza slog ut 27 andra kandidater och vann Miss Venezuela 2007 den 13 september 2007 i Caracas och blev den andra kvinnan som representerade delstaten Amazonas att vinna efter Carolina Izsak 1991.
Miss Universum 2008
Dayana var bara 22 år när hon kröntes till Miss Universe 2008 vid tävlingen på Crown Convention Center i Nha Trang, Vietnam, den 13 juli 2008. Hon blev den första vinnaren av tävlingen från Venezuela sedan Miss Universe 1996 års vinnare Alicia Machado, vilket gjorde henne till den första venezuelanska Miss Universe på 2000-talet.
Miss Universe 2007 Riyo Mori krönte henne med en tiara värd 120 000 dollar. I hennes prispaket ingår kontanter, ett årskontrakt för att marknadsföra Miss Universe, resor över hela världen, en hyresfri prestigefylld lägenhet i New York, en lyxlägenhet och en presentpåse fylld med designerskor, klänningar och skönhetsprodukter, ett stipendium på 100 000 US-dollar för en tvåårig kurs vid New Yorks filmakademi och fri tillgång till berömda modehus och skönhetssalonger. Dayana har vänligen ägnat sin ettåriga regeringstid åt att resa runt i världen för att föreläsa om humanitära frågor och för att främja utbildning om hiv/aids.
Sedan juni 2009 har Dayana som Miss Universum rest till Indonesien, Singapore, Italien, Vatikanstaten, Spanien, Frankrike, Nicaragua, Ukraina, Tjeckien, Bahamas, Ryssland, El Salvador, Förenade Arabemiraten, Brasilien, Dominikanska republiken, Puerto Rico, Bolivia, Argentina, Rumänien och Vietnam, förutom ett flertal resor runt om i USA och hennes hemkomst i Venezuela! Tillsammans med Miss Universe 1969 Gloria Diaz var Mendoza goodwillambassadör för det Venezuelabaserade teknikföretaget Smartmatic för att tacka Filippinerna för att de anförtrodde företaget framgången i deras presidentval 2010.