Successivamente alla fine della stagione 2011 di GP3, Dillman provò un'iSport International di GP2, durante i test di fine stagione a Jerez e Barcellona. Le sue performance nei test gli permisero di unirsi al team per le Finali GP2, tenutesi a Yas Marina, di contorno al Gran Premio di Abu Dhabi di Formula 1. Finì entrambe le gare a punti, poiché finì 6º in gara-1 e poi 3º in gara-2. I suoi risultati furono secondi a solo un pilota che aveva corso in GP3, cioè James Calado e fruttarono a Dillmann 10.000 € da Pirelli, gommista della serie. Dopo aver provato con la Ocean e con la Rapax durante i test prestagionali, Dillmann firmò per la Rapax per l'apertura della stagione a Sepang. Ottenne la sua prima vittoria in GP2 nella gara sprint in Bahrain. Dopo non essere riuscito a conquistare punti nelle sei gare successive, fu appiedato per il round di Circuito di Silverstone a favore di Daniël de Jong, che in precedenza si era già appropriato del sedile del suo compagno, Ricardo Teixeira. Tornò a correre a Hockenheim, la gara successiva, anche perché de Jong dovette correre nell'evento brasiliano dell'Auto GP, ma poi perse nuovamente il posto nella corsa successiva, all'Hungaroring, a causa di problemi finanziari. Concluse la stagione 15º, la posizione più alta raggiunta da un pilota che non ha completato la stagione.