1981 gewann sie bei den US-Meisterschaften ihren ersten Hallentitel über 400 Meter. Von 1983 bis 1992 sollten zehn weitere Titel folgen. Bei den Olympischen Spielen 1984 in Los Angeles wurde Dixon im Staffelvorlauf eingesetzt, den das US-Team sicher gewann. Im Finale lief Valerie Brisco-Hooks auf ihrer Position, die US-Staffel gewann Gold; Diane Dixon wurde für ihren Einsatz im Vorlauf ebenfalls mit einer Goldmedaille geehrt. Die Hallenweltspiele 1985 in Paris-Bercy waren die ersten weltumspannenden Hallenmeisterschaften. Diane Dixon siegte auf der 400-Meter-Strecke unangefochten in 53,35 s und gewann die einzige Goldmedaille für die USA bei den Hallenweltspielen. 1986 gewann Dixon den Hallen-Grand Prix der IAAF.