Помещённый отцом в Берлинский кадетский корпус, Дибич вскоре обратил на себя внимание блестящими успехами в науках. По приезде в Петербург (1801 г.) он был определен прапорщиком в лейб-гвардейский Семеновский полк, после чего усердно занялся довершением своего военного образования и изучением русского языка. Во время первых войн с Наполеоном Дибич оказал особые отличия в боях при Аустерлице и Гейльсберге. В 1810 году, будучи дежурным штаб-офицером в корпусе графа Витгенштейна, обратил на себя внимание запиской: «Organisationsplan eines Requisitionssystems», поданной им военному министру, по поводу предстоявших военных действий.
Дибич играл заметную роль в войне с Наполеоном, участвуя в битвах при Аустерлице и Прейсиш — Эйлау. В Отечественную войну 1812 года на долю Дибича выпало значительное участие в успехах корпуса графа Витгенштейна, особенно под Полоцком. К концу 1812 года Дибич выказал себя искусным начальником особого отряда, посланного против маршала Макдональда
Для Прусской освободительной войны решительным событием было соглашение, заключенное между ним и прусским генералом Йорком (1812 г.), ставшее провозвестником начала вооруженному сопротивлению Пруссии своим завоевателям.
С 1691 по 1793 г. город Таурогген в Литве принадлежал Пруссии. Здесь На мельнице вблизи недалеко расположенной от города деревни Пошерун 30 декабря 1812 года встретились генерал Дибич и прусский генерал Йорк, вдохновляемый великим немецким военным стратегом Клаузевицом. В то время Пруссия формально была союзницей Наполеона, но Йорк, сознавая, что находится под угрозой расстрела, взял на себя инициативу заключения Конвенции, согласно которой Пруссия разрывает союз с Наполеоном. Это событие стало поворотным пунктом в европейской истории начала XIX века, поскольку оно знаменовало начало эпохи русско-немецкого боевого содружества в ведущейся этими странами Освободительной войне. После одержанных в этой войне побед Йорк получил маршальский жезл.
В 1813 году Дибич был генерал-квартирмейстером союзных армий и отличился в сражениях при Дрездене, Кульме и Лейпциге, в 1814 году — в боях под Ла-Ротьером и Арси-сюр-Об.
После войны он был назначен начальником штаба 1-й армии и вскоре получил звание генерал-адъютанта; император взял его с собой на Лайбахский конгресс, и с этого времени Дибич стал неразлучным спутником государя. В 1824 году он стал начальником главного штаба; в 1825 году сопровождал Александра I в Таганрог и присутствовал при его кончине, а при самом вступлении на престол императора Николая заслужил его расположение донесением об открытии заговора декабристов. Большинство заговорщиков находилось во 2-й армии, и Дибич лично принял меры к аресту важнейших из них. В 1827 году, по возвращении из командировки на Кавказ (для расследования недоразумений между генералами Ермоловым и Паскевичем), ему пожалован графский титул.
В 1828 (во время войны с Турцией) Дибич находился при действующей армии, сначала без всякой определенной должности. Пользуясь неограниченным доверием императора Николая и ведя с ним обширную переписку, он руководил военными действиями вполне самостоятельно, помимо фельдмаршала графа Витгенштейна, который, не имея возможности ничего предпринять без совещания с Дибичем, представлялся лишь лицом, официально ответственным за неудачи.
В начале 1829 Дибич был назначен главнокомандующим армией. По справедливому замечанию Мольтке, Дибич, имея в распоряжении относительно слабые средства, предпринимал лишь то, что, при данной обстановке, было существенно необходимо для достижения цели войны; он дал одно большое сражение (при Кулевче) и взял одну крепость (Силистрию), но успехи эти, сломив сопротивление неприятельской армии, способствовали почти беспрепятственному переходу русских войск через Балканы, считавшиеся дотоле неодолимыми, и привели русскую армию к Адрианополю, где смелый и решительный образ действий Дибича ускорил заключение выгодного для России мира. Кампания эта доставила Дибичу титул Забалканского, а 22 сентября 1829 — чин Генерал-Фельдмаршала. 12 ноября 1829 награждён орденом св. Георгия 1-го кл. № 19
Июльская революция 1830 г. побудила императора Николая послать Дибича в Берлин для переговоров с королем относительно действий сообща ввиду угрожавшей опасности. Переговоры эти, однако, не увенчались успехом. Между тем, успехи революции в Бельгии и просьбы нидерландского короля о помощи побудили императора Николая мобилизовать часть армии и двинуть её к западной границе. Внезапно вспыхнувшее восстание в Польше заставило употребить эти войска против поляков. Вызванный из Берлина, Дибич обещал подавить восстание одним ударом; но обещание это осталось неисполненным, несмотря на то, что случай к тому представился после сражения под Гроховым. Кампания затянулась на 7 месяцев.
В начале апреля 1831 года император Николай писал Дибичу: «Я не могу достаточно выразить вам мое беспокойство, основанное на том, что я во всех ваших распоряжениях не усматриваю ничего такого, что бы давало надежду на сколь-нибудь удачное окончание кампании и наконец и потому, что я ничего не усматриваю определительного в собственных ваших мыслях».
После разгрома поляков при Остроленке акции Дибича несколько поднялись, но закончить войну взятием Варшавы он не успел; в ночь на 29 мая, в с. Клешеве, близ Пултуска, Дибич скончался от холеры.