Gelar sarjananya diraih di Carleton University, Kanada dengan mengambil jurusan politik.
Dino memiliki keinginan untuk mengikuti jejak sang ayah untuk menjadi dubes. Hal itu yang kemudian mengantarkannya masuk ke Departemen Luar Negeri RI pada 1987, dengan menjabat sebagai asisten Dirjen Politik.
Dia juga pernah menjadi juru bicara kepresidenan, penulis pidato, penasihat kebijakan luar negeri, dan penulis pidato.
Namun, setelah itu kariernya terus merangkak naik. Dia pernah menjabat sebagai juru bicara Pemerintah RI dalam referendum PBB pada tahun 1999 di Timor Timur.
Tahun 2002, Dino mejabat sebagai Direktur Urusan Amerika Utara. Lalu pernah menjadi Staf Khusus (stafsus) Presiden untuk Urusan Internasional pada masa kepemimpinan Susilo Bambang Yudhoyono.
Dino menjabat sebagai Duta Besar RI untuk Amerika Serikat pada periode 2010-2013. pada tahun 2021, Dino didapuk menjadi Penasihat Utama di Kemenparekraf oleh Sandiaga Uno selaku Menteri Pariwisata dan Ekonomi Kreatif Menparekraf RI.
Meski sibuk berkarier, Dino Patti Djalal tidak melupakan pendidikan. Dia tetap melanjutkan pendidikan magister di Simon Fraser University Kanada dan gelar Doktor Hubungan Internasional di London School of Economics and Political Science Inggris.