Dionne participe également à quatre championnats du monde. Il est pour la première fois appelé à participer en 1978, où son équipe prend le troisième rang de la phase préliminaire avant de terminer à la même position lors du classement final. L'année suivante, la Canada arrive deuxième de son groupe, derrière la Tchécoslovaquie, mais arrive dernier de la poule finale pour prendre la quatrième place. Dionne doit ensuite attendre 1983 avant de participer de nouveau à un championnat du monde. Lors de la compétition, le Canada pointe à la deuxième place de la compétition préliminaire avant de se faire doubler par les Tchécoslovaques lors de la poule finale et finir donc au troisième rang. L'édition 1986 est la dernière de Dionne, ainsi que sa dernière compétition internationale, le Canada y finit quatrième du classement préliminaire avant de doubler la Finlande pour prendre la troisième marche du podium.