Op zaterdag 10 oktober 2015 debuteerde Van Dijk in het Nederlands elftal, in een EK-kwalificatiewedstrijd tegen Kazachstan (1-2). Andere debutanten in die wedstrijd onder leiding van bondscoach Danny Blind waren Anwar El Ghazi, Kenny Tete (beiden Ajax) en Jeroen Zoet (PSV). Drie dagen later speelde Van Dijk ook in de verloren thuiswedstrijd tegen Tsjechië (2-3) en liepen hij en het Nederlands Elftal definitief kwalificatie mis voor het EK 2016 in Frankrijk.