Évoluant d'abord en attaque, il se spécialise peu à peu sur les tâches défensives au point de devenir l'un des meilleurs défenseurs du monde. Il a ainsi remporté à au moins deux reprises toutes les grandes compétitions internationales : Champion du monde en 2001, il doit toutefois attendre 2006 pour remporter un nouveau titre, le Championnat d'Europe en Suisse. Fer de lance de la défense de l'équipe de France, il est l'un des cadres des qui enchaine quatre titres majeurs consécutifs. Après avoir remporté l'or olympique à Pékin, entrant dans le cercle très fermé des joueurs ayant remporté les trois compétitions majeures, il devient à nouveau champion du monde en 2009 en battant en finale les Croates qui évoluaient pourtant à domicile. L'année suivante, Dinart et les français sortent vainqueurs de l'Euro 2010 et deviennent ainsi la première nation à détenir simultanément les trois titres majeurs. Cette domination est confirmée par deux autres médailles d'or, au Mondial en 2011 puis aux JO de Londres. À l'issue du championnat du monde 2013, il met un terme à sa carrière internationale. Sélectionné à 379 reprises, il est le troisième joueur le plus capé de l'histoire de l'équipe de France derrière Jackson Richardson (417 sélections) et Jérôme Fernandez (390 sélections).