Dielemans a fost selecționat să concureze pentru echipa olandeză la Jocurile Olimpice de Vară din 2016 de la Rio de Janeiro, trăgând atât în turneele individuale, cât și în turneele de echipă. În primul rând, Dielemans a reușit să obțină un total de 634 de puncte dintr-un maxim de 720 pentru a obține un semn de cincizeci și opt care se îndreaptă spre faza de eliminare, împreună cu scorul echipei sale de 1,981 acumulat din runda de clasificare. În echipa masculină, Dielemans, alături de compatrioții săi Van den Berg și Van der Ven, i-au eliminat pe spanioli cu un scor de 5 la 1 în runda de deschidere, înainte de a accepta o înfrângere de 2 la 6 în fața eventualului campion Coreea de Sud în timpul meciului lor de sferturi de finală. La individul bărbaţilor
Recurve, Dielemans s-a dovedit mai provocator în încercarea de a răsturna medaliatul de argint de la Londra 2012, Takaharu Furukawa din Japonia, cedând debutului său olimpic la o înfrângere în runda de deschidere la 1<unk>7.