В 1900 году Дитрих был избран губернатором Небраски, и занимал эту должность с 3 января по 1 мая 1901 года. Он подал в отставку с поста губернатора после победы на выборах в Сенат США. Дитрих был членом сенатского комитета по расследованию военных преступлений во время Филиппино-американской войны.