1940年3月26日出生于美国明尼苏达州，1956年以全额奖学金进入哈佛大学学习自然科学、数学以及历史、文学，获得物理与化学学士学位。随后进入麻省理工学院气象学系，师从多位世界级气象学家攻读动力气象学，提出大气中全球尺度扰动（由陆地和海洋的大尺度动力与热效应激发的全球波），并先后获得麻省理工学院气象学硕士、博士学位。

1968年，迪金森受邀加入美国国家大气研究中心（NCAR），在气象学领域获得多项开创性成果并赢得国际声誉。他率先在地球热圈动力学和辐射过程领域进行研究，成功开发出全球模型，并在后来对金星与火星的探测中得到证实，该模型目前还广泛应用于地球和其他行星的上层大气（100公里以上）研究。70年代早期，在地球-气候系统模型方面进行开创性研究，提出“全球温度变化可以由大气顶层净辐射强迫的变化以及全球温度对这种强迫的敏感度来理解”，后来成为温室效应评估的基础性理念。

八十年代初，迪金森第一次提出关于生物圈－大气圈相互作用的论文，应用陆地表面过程参数方法于气候系统模拟研究。为此开展长达二十余年深入系统的研究。他是学术界公认的往返翱翔于大气圈、生物圈、水圈、遥感与其它相关领域之间的带头人。他开发的计算机模式BATS在中国得到广泛应用。

1988年，迪金森被推选为美国科学院院士，此后相继任教于Univeristy of Arizona大气科学系和Georgia Institute of Technology地球与大气科学系，期间获得美国气象学会、美国地球物理学会（AGU）的所有高级研究奖励。2002年到2004年，迪金森任AGU（美国地球物理联合会）主席，继续探索气候模式中模拟陆地表面的概念，及其与大气水循环、地区微气候和水资源等实际问题的相互关系。在此期间，他与北京师范大学同行联合开发的陆地模型CLM，已经成为共同气候系统模型的核心，在中国作为标准范式广泛使用。

迪金森是将遥感数据应用于气候模拟领域的先驱，应用NASA最新遥感数据对陆地－大气模式进行改进，在运用反照率和叶面积指数的观测数据等诸多研究方向取得重要进展，在地球物理、气象科学、地理学与遥感科学前沿领域拥有卓越的学术影响力。2002年，基于在陆地表面模型方面工作的实际应用，当选美国工程院院士。

迪金森目前为Jackson School of Geosciences of the University of Texas at Austin 教授、北京师范大学荣誉教授、清华大学讲席教授、中国教育部/ 国家外国专家局“高等学校学科创新引智计划”项目首席科学家。