2016 wurde Amalie Dideriksen für die Teilnahme an den Olympischen Spielen in Rio de Janeiro nominiert, wo sie im Omnium Platz fünf belegte. Im selben Jahr errang sie als erste Dänin den Titel der Weltmeisterin im Straßenrennen. 2017 belegte sie im Straßenrennen der Straßen-WM Rang drei. Im Jahr darauf errang sie bei den Bahnweltmeisterschaften in Apeldoorn jeweils die Silbermedaille in Omnium und Punktefahren. Bei den UEC-Bahn-Europameisterschaften 2018 wurde sie gemeinsam mit Julie Leth Europameisterin im Zweier-Mannschaftsfahren. Im Jahr darauf wurden die beiden Sportlerinnen bei den Bahnweltmeisterschaften gemeinsam Dritte in dieser Disziplin.