На драфте НХЛ 1971 года был выбран под 2-м номером клубом «Детройт Ред Уингз».
В дебютном сезоне 1971-72 малогабаритный центрфорвард забивает 28 голов и отдает 49 передач — один из лучших показателнй в лиге для новичка, но Колдер Трофи достаётся Кену Драйдену. Затем были еще 3 результативных сезона за «Красные Крылья» (особенно удалась «регулярка» 1974-75 — 47 шайб и 74 передачи в 80 встречах). Однако контрактные споры с руководством «Детройт Рэд Уингз» стали причиной переезда Дионна из истинно хоккейного Детройта в «Лос-Анджелес Кингз», где хоккей, мягко говоря, был не очень популярен.
Марсель Дионн стал первой по-настоящему яркой звездой «Кингз», игроком, долгое время определявшим лицо клуба. За свою выдающуюся карьеру он в рамках регулярных чемпионатов набрал 1771 очко (731 + 1040), что является пятым результатом за всю истории Лиги — после Уэйна Гретцки, Горди Хоу, Марка Мессье и Рона Фрэнсиса, а по количеству голов он и вовсе уступает лишь Гретцки, Хоу и Брету Халлу. И в ближайшее время эти достижения превзойти не удастся никому.
Обладатель призов НХЛ:
Арт Росс Трофи — 1980
Леди Бинг Трофи — 1975, 1977
В 1977 и 1980 входил в первую символическую сборную НХЛ, в 1979 и 1981 — во вторую (центральный нападающий).
Участник ЧМ 1978, 1979, 1983 и 1986 (37 матчей, 21 гол), третий призер ЧМ 1978, 1983 и 1986 гг.
Обладатель Кубка Канады 1976, финалист Кубка Канады 1981 (13 матчей, 5 голов).
Участник матчей всех звёзд НХЛ: 1975, 1976, 1977, 1978, 1980, 1981, 1983, 1985.
В сентябре 1992 года введён в Зал хоккейной славы.