Dielemansas buvo išrinktas dalyvauti Nyderlandų komandos 2016 m. Vasaros olimpinėse žaidynėse Rio de Žaneire, šaudydamas tiek individualiuose, tiek komandiniuose turnyruose. Pirma, Dielemansas sugebėjo surinkti 634 taškus iš maksimalios 720 taškų, kad gautų penkioliktoji sėklą, einančią į nokauto etapą, kartu su jo komandos rezultatu, kuris buvo 1 981 taškas, sukauptas iš klasifikacijos raundo. Vyrų komandos rungtynėse Dielemansas kartu su savo kraštaičiais Van den Bergu ir Van der Venu atidarymo etape 5-1 nugalėjo ispanus, o ketvirtfinalo rungtynėse 2-6 pralaimėjo galutinį čempioną Pietų Korėją. Vyrų individualiame
Dielemansas pasirodė sudėtingesnis bandydamas nuversti 2012 m. Londono sidabro medalių laimėtoją Takaharu Furukawa iš Japonijos.