45-åringen, som hade en trollformel som spelare på Rubrikeley mellan 1990 och 1995, tillbringade åtta år som Essex tränare innan han lämnade i slutet av 2015.
Han ersätter Richard Pyrah som Diamonds boss, med den senare för att hjälpa nya Yorkshire huvudtränare Andrew Gale.
"Möjligheten att arbeta med ett elit kvinnligt lag är verkligen spännande för mig," Grayson berättade klubbens webbplats.
Yorkshire Diamonds kommer att starta sin 2017 Super League kampanj med en Roses spel mot Lancashire Thunder den 11 augusti.
De två sidorna vann bara en match vardera i round-robin grupp skedet i den inledande tävlingen förra sommaren.
Yorkshire Diamonds har utsett Paul Grayson till sin huvudtränare på ett avtal fram till slutet av 2019.