Дионн был задрафтован "Детройт Ред Уингз" под вторым номером в 1971 году и сразу же произвел впечатление, набрав в дебютном сезоне 77 (28+49) очков. Как выяснилось, то был его худший результат за четыре сезона, что он провел в "Детройте". После чемпионата 1974-75 годов, в котором он забросил 47 шайб и заработал 121 очко, его обменяли в "Лос-Анджелес Кингз". В этой команде Дионн шесть раз забивал не менее 50 голов за сезон, семь раз набирал не менее 100 очков. В "Кингз" он играл в тройке, которую назвали "Три короны". Его партнерами были Чарли Симмер и Дэйв Тэйлор. По итогам сезона 1979-80 ему вручили приз Арта Росса. Он и Уэйн Гретцки из "Эдмонтон Ойлерз" набрали по 137 очков, но Дионн забросил 53 шайбы, а Гретцки - 51.
10 марта 1987 года его обменяли в "Нью-Йорк Рейнджерс". В первом сезоне в составе этой команды форвард забросил 31 шайбу и завершил карьеру в 1989 году. В общей сложности Дионн сыграл в НХЛ 1348 матчей, заработав 1771 (731+1040) очко. Нападающего дважды включали в первый состав сборной "Всех Звезд НХЛ", по два раза награждали призами Леди Бинг и Теда Линдсея. Дионн ни разу не выигрывал Кубок Стэнли. Тем не менее в 1992 году его ввели в Зал хоккейной славы.
