Dielemans è stato selezionato per competere per la squadra olandese alle Olimpiadi estive del 2016 a Rio de Janeiro, sparando sia nei tornei individuali che di squadra. In primo luogo, Dielemans è riuscito a raccogliere un totale di 634 punti su un massimo di 720 per ottenere un cinquantottesimo seme che si dirige alla fase a eliminazione diretta, insieme al punteggio della sua squadra di 1.981 accumulato dal round di classificazione. Nella squadra maschile, Dielemans, insieme ai suoi compatrioti Van den Berg e Van der Ven, ha fermamente eliminato gli spagnoli con un punteggio di 5 a 1 nel round di apertura, prima di concedere una sconfitta di 2 a 6 contro l'eventuale campione Corea del Sud durante il loro incontro dei quarti di finale. Nel singolo maschile
Di nuovo, Dielemans si è dimostrato più impegnativo nel tentativo di rovesciare il medaglia d'argento di Londra 2012 Takaharu Furukawa del Giappone, soccombendo al suo debutto olimpico per una sconfitta al primo turno a 1<unk>7.