Dieterle fakir bir ailenin dokuz çocuğundan en küçüğü olarak dünyaya geldi. Oyunculuğa ergenlik çağında başladı ve birkaç yıl içinde Max Reinhardt'ın sahne şirketinin bir üyesi oldu. 1920'lerde Dieterle beyazperdede sık sık yer aldı ve sonunda 60'tan fazla filme imza attı. Bu süre zarfında yönetmenliğe de ilgi duydu. 1923'te ilk filmi Der Mensch am Wege'yi (Yol Kenarındaki Adam) yönetti ve 1930'da Hollywood'a gitmek üzere Warner Brothers-First National ile anlaşma imzaladı. Dieterle yetenekli bir yönetmen olarak ün kazanmış olsa da, aynı zamanda alışılmadık çalışma yöntemleriyle de tanınıyordu; bunlardan en önemlisi, bir filmin çekimlerine ne zaman başlayacağına karar vermeden önce astrolojik haritasına bakmaktı.

Dieterle'nin Warners için çektiği ilk İngilizce filmi The Last Flight (1931), Paris'te geçen, hayal kırıklıkları trajik sonuçlara yol açan dört Birinci Dünya Savaşı havacısını konu alan kasvetli bir Kayıp Nesil dramasıydı; Richard Barthelmess, Elliott Nugent, David Manners ve Johnny Mack Brown rol aldı. 1931'de Dieterle ayrıca Marilyn Miller ve W.C.'yle birlikte kayıtsız bir müzikal olan Her Majesty, Love'ı yönetti. Alanlar. Altı uzun metrajlı film 1932'de Dieterle'nin adını taşıyordu. Man Wanted, Kay Francis'in, erkek asistanına aşık olan mutsuz evli bir kadını canlandırdığı romantik bir komediydi; Jewel Robbery, Francis'i tatlı William Powell'la iyi bir etki yaratacak şekilde eşleştirdi; ve The Crash, bir muhasebecinin (George Brent'in canlandırdığı) lüks yaşayan karısı (Ruth Chatterton) tarafından mahvolmasına tanık oldu. Six Hours to Live, öldürülen bir diplomatın (Warner Baxter) altı saatliğine hayata döndürülmesini konu alan bir bilim kurgu dramasıyken, Scarlet Dawn, Douglas Fairbanks Jr.'la birlikte 1917 Rus Devrimi sırasında geçen bir melodramdı. Nancy Carroll. Dieterle, 1932'yi Powell'ın şantaja maruz kalan kurnaz bir avukat olarak öne çıktığı Avukat Adam ile tamamladı.

Dieterle 1933'te meşgul olmaya devam etti. Kalıplaşmış polis prosedürü From Headquarters'dan sonra, Grand Slam'i, bir eşin (Loretta Young) ayrı yaşadığı kocasıyla (Paul Lukas) şampiyonada yarıştığı briç turnuvaları üzerine ustaca bir hiciv yönetti. Dieterle, hastalık nedeniyle melodram Kadın'ı bıraktıktan sonra, Powell'ın Paris'in en son tarzlarını çalmak için bir tasarımcıyı (Bette Davis) kullanan New York'lu bir iş adamını canlandırdığı popüler bir müzikal olan Fashions of 1934'ü yaptı. Komedi, Busby Berkeley'in sahnelediği canlı yapımlarla özellikle dikkate değerdi. Dieterle, Fog over Frisco için Davis'le yeniden bir araya geldi; aktris, çalıntı menkul kıymetlere karışan sıkılmış bir mirasçıyı canlandırıyordu; suç draması özellikle hızlı ilerlemesiyle dikkat çekiciydi. Dieterle'nin 1934'teki son filmleri, ünlü Fransız fahişenin (Dolores del Rio'nun canlandırdığı) oldukça yaratıcı bir anlatımı olan Madame Du Barry ve Viyana'da geçen statik bir cinayet gizemi olan The Firebird'dü.

1930'ların ortalarına gelindiğinde Dieterle, Warners için yaklaşık 20 film yapmıştı ancak herhangi bir üst düzey mülk kendisine emanet edilmemişti. Ancak 1935'te stüdyonun o yılın en prestijli yapımlarından biri olan Bir Yaz Gecesi Rüyası üzerinde çalışmak üzere seçildi. Eski akıl hocası Max Reinhardt çekime başlamış olmasına rağmen, Dieterle ortak yönetmenliğe getirildi. Ortaya çıkan film, William Shakespeare'in oyununun renkli ama kusurlu bir uyarlamasıydı ve birçok sorunun kökeninde yanlış yayın vardı. Yine de en iyi film dalında Akademi Ödülü'ne aday gösterildi. Bu filmin başarısıyla Dieterle, stüdyonun yüksek profilli filmleri üzerinde çalışmaya başladı. Çatırdayan bir suç filmi olan Dr. Socrates (1935), Paul Muni'nin en kalıcı araçlarından biri olmayabilir, ancak Louis Pasteur'un Hikayesi (1936) kesinlikle öyleydi; Muni, Fransız bilim adamı rolündeki performansıyla tek Akademi Ödülünü kazandı ve resim Oscar adaylığı aldı. Beyaz Melek'te (1936) Francis, Florence Nightingale rolünde, Muni'nin Pasteur rolünde olduğundan daha az ikna ediciydi.

Dieterle, Dashiell Hammett'in The Maltese Falcon adlı filminin solgun bir uyarlaması olan, karakterlerin ve materyallerin gülmek için oynandığı Şeytan Met a Lady'yi (1936) yönetmek için biyografik filmlere ara verdi. 1937'de başrollerini Pat O'Brien ve Humphrey Bogart'ın paylaştığı suç draması The Great O'Malley'i ve Francis ve Errol Flynn'le birlikte Afrika'da geçen yeterli bir pembe dizi olan Another Dawn'ı yaptı. Dieterle daha sonra prestijli mülk olan Emile Zola'nın Hayatı'nı (1937) satın aldı. Muni, Yahudi subay Alfred Dreyfus'a yöneltilen haksız vatana ihanet suçlamasını protesto eden açık sözlü yazarı canlandırdı. Film bir gişe başarısı yakaladı ve en iyi film dalında Akademi Ödülü'nü kazandı; Warner Brothers'ın bu kategorideki ilk ödülü. Ayrıca Dieterle, en iyi yönetmen dalındaki tek Oscar adaylığını da aldı.

Dieterle daha sonra Henry Fonda ve Madeleine Carroll'un İspanya İç Savaşı'nın parçaladığı aşıkları canlandırdığı Blockade'i (1938) yönetti. Film, bazılarının iddia ettiği gibi solcu sempati konusunda tartışmalara yol açtı ve gişede başarısız oldu. Dieterle, Juarez (1939) ile biyografik filmlere geri döndü. Başka bir Zola olarak konumlandırılmasına rağmen, kısmen Muni'nin karizmatik Meksikalı lider hakkındaki duygusuz yorumu nedeniyle bocaladı. 1939'da Dieterle, RKO için Notre Dame'ın Kamburu'nu yeniden yaptı ve bu onun en iyi (en azından tipik) eserlerinden biriydi. Gösterişli prodüksiyon, Charles Laughton'ın Quasimodo rolündeki etkileyici performansıyla desteklendi ve kaliteli yardımcı oyuncular arasında Cedric Hardwicke, Thomas Mitchell ve Maureen O'Hara yer aldı. Dr. Ehrlich'in Magic Bullet'i (1940) bir başka zevkli sinema biyografisiydi; Edward G. Robinson, frengiye çare bulan Alman bilim adamını canlandırırken, Ruth Gordon da onun karısını canlandırdı. Reuter'den Bir Gönderi (1940), Robinson'u uluslararası haber servisinin kurucusu olan bir başka ünlü 19. yüzyıl Alman'ı olarak öne çıkardı. Ancak fotoğraf pek ilgi çekici değildi ve Dieterle'in Warner Brothers için çektiği son fotoğraf olduğu ortaya çıktı.

Dieterle daha sonra RKO ile anlaşma imzaladı ve kendi yapım şirketini kurdu; ilk sürümü All That Money Can Buy (1941) idi. Stephen Vincent Benet'in klasik öyküsü Şeytan ve Daniel Webster'ın bu dramatizasyonunda hatip Daniel Webster rolünde Edward Arnold ve tatlı dilli Bay Scratch rolünde Walter Huston yer alıyor. Film eleştirel övgüler almasına rağmen gişede bir hayal kırıklığı yarattı ve bazıları bunu belirsiz isme bağladı; film daha sonra Benet'in adıyla gösterime girdi. Cazın yükselişini anlatan beceriksiz bir drama olan Synkopation 1942'de ortaya çıktığında, Dieterle ve RKO çoktan yollarını ayırmıştı ve yönetmen daha sonra bir dizi stüdyoda çalıştı. 1942'de Van Heflin'in sıklıkla gözden kaçırılan Başkan olduğu biyografik Tennessee Johnson filmini de yaptı. Andrew Johnson ve iki yıl sonra Kısmet'i yönetti; bu belki de en çok, Prodüksiyon Kurallarına uymak için birkaç değişiklik gerektiren bir dans sahnesinde yer alan Marlene Dietrich'le hatırlandı.

Dieterle daha sonra yapımcı David O. Selznick'le güçlerini birleştirdi ve kendisi adına I'll Be Seeing You (1944) filmini yönetti; başrolde Ginger Rogers, tatil sırasında izindeyken bir mermiye aşık olan adam öldürme suçundan hüküm giymiş bir kadını canlandırıyordu. şok olmuş asker (Joseph Cotten). Aşk Mektupları (1945), Jennifer Jones'un, eski aşk mektuplarını okuduktan sonra hafızası geri gelen kocasını öldürmekle suçlanan unutkan bir kişiyi canlandırdığı bir başka parlak Selznick melodramıydı; Ayn Rand tarafından senaryolaştırıldı ve oldukça popülerdi. Bu sıralarda, Selznick'in teşvikiyle Dieterle, Kral Vidor'un Güneşteki Düellosu (1946) filminin canlı açılış salonu sahnesini de çekti.

Büyük ölçüde unutulan This Love of Ours (1945) ve The Searching Wind (1946) filmlerinden sonra Dieterle, Portrait of Jennie (1948) ile kritik ve ticari başarı elde etti. Aşk hikayesinde Jones ve Cotten yer alıyordu ve onun doğaüstü etkisi sonraki filmlerde de ödünç alındı. 1949'da Dieterle, kendini savunma amacıyla bir öğrenciyi öldürdükten sonra bir cinayet masası dedektifinden (Wendell Corey) kaçan bir üniversite profesörü (Loretta Young) hakkında eğlenceli bir kara film olan The Accused'ı yönetti. Aksiyon macerası Rope of Sand'da (1949), gizli elmas arayışında Kazablanka mezunları Rains, Paul Henreid ve Peter Lorre, Burt Lancaster'la karşı karşıya geldi.

Dieterle, Hollywood kariyerinin sonuna gelmesine rağmen çalışmaya devam etti. 1950'de Lizabeth Scott'ın başrol oynadığı iki filmi yönetti: Son derece yapmacık bir pembe dizi olan Paid in Full ve Charlton Heston'a ilk büyük Hollywood rolünde rol veren, şaşırtıcı olmasa da iyi bir kara film olan Dark City. Aynı yıl, bir uçak kazasında öldüğü düşünülen bir işadamı (Cotten) ile bir piyanist (Joan Fontaine) arasındaki utanmazca sabunlu romantizmi konu alan popüler Eylül Affair'in yayımlanmasına da tanık oldu. 1951'de Dieterle, Shanghai Express'in (1932) yeniden yapımı olan Pekin Ekspresi'ni ve Quantrill's Raiders'ın iki yumruklu bir anlatımı olan Red Mountain'ı yönetti; burada John Ireland Amerikan İç Savaşı sırasında Konfederasyon için savaşan gerilla lideri ve Alan Ladd ise bir gerilla lideri rolündeydi. ona ihanet eden eski yoldaş.

1952'de Dieterle, hem şehirdeki yolsuzluğu konu alan bir drama olan The Turning Point'te hem de şanssız bir jokey menajerini konu alan Boots Malone'da William Holden'ı yönetti. Ertesi yıl Salome ile popüler İncil macera türünden yararlanmaya çalıştı. Ancak Rita Hayworth ve İngiliz yıldızlardan oluşan bir kadro bile cömert Technicolor yapımının eksikliklerini gizleyemedi. Fil Yürüyüşü (1954) Vivien Leigh ile başladı ancak sağlığı bozulunca filmi bıraktı. Elizabeth Taylor, istikrarsız kocasının (Peter Finch) Seylan'daki çiftliğine taşındıktan sonra mücadele eden genç bir eş olarak onun yerini aldı. Dieterle, Hollywood'dan ayrılmadan önce sadece iki fotoğraf daha çekti. Magic Fire (1956), besteci Richard Wagner'in şişkin bir biyografisiyken, Omar Khayyam (1957), Cornel Wilde, Debra Paget ve John Derek'le birlikte antik İran'a yapılan bir akındı.

1950'lerin sonlarında Dieterle memleketine döndü, ancak Alman film endüstrisindeki deneyimleri Amerika Birleşik Devletleri'ndeki sonraki yıllarından daha tatmin edici değildi. 1968'de emekli olmadan önce 13 film çekti ve televizyon için yapılmış filmler yaptı.