We wrześniu 1994 rozpoczął karierę koszykarską w drugoligowym DJK Würzburg. Po 4 latach gry wprowadził zespół do ekstraklasy, w której ze średnią 21,4 punktu na mecz został królem strzelców. W drafcie 1998 został wybrany z numerem 9 przez Milwaukee Bucks, ale w wyniku wymiany trafił do Dallas Mavericks. W NBA debiutował 5 lutego 1999 w spotkaniu przeciwko Seattle SuperSonics. Z roku na rok grał coraz lepiej i w roku 2006 zajął 3 pozycję w głosowaniu na MVP sezonu. Doprowadził Mavs do finału NBA, w którym grali po raz pierwszy w historii. Pierwsze 2 mecze wygrali Mavs, ale przegrali 4 następne i to Miami Heat cieszyło się z mistrzostwa NBA. W sezonie 2006-2007 drużyna Dallas Mavericks prowadziła w ligowej tabeli z bardzo dobrym bilansem- gdy po słabym początku sezonu i 4 przegranych spotkaniach z rzędu pobili rekord NBA w 55 spotkaniach wygrywając aż 50, a w sumie w sezonie zasadniczym zwyciężając 67 razy. Drużyna była jednym z faworytów do tytułu, jednakże nieoczekiwanie została wyeliminowana przez Golden State Warriors już w pierwszej rundzie play off. Mimo tego sezon 2006-2007 okazał się dla Dirka najlepszym w jego karierze. Został doceniony w tradycyjnym głosowaniu przedstawicieli mediów tytułem MVP sezonu, stając się tym samym pierwszym zawodnikiem z Europy w historii przyznawanego od 52 lat wyróżnienia. Sześciokrotny z rzędu uczestnik Meczu Gwiazd, zdobywał w sezonie 2006-2007 średnio 24,6 punktów w meczu, 8,9 zbiórek oraz 3,4 asyst. Miał 50 procent skuteczności z gry (w tym 41 procent w rzutach za trzy punkty) i 90 procent rzutów wolnych - żaden inny koszykarz NBA nie osiągnął w tym sezonie takiej skuteczności rzutów. 24 marca 2015, jako pierwszy zawodnik w historii NBA, osiągnął granicę 25 tysięcy zdobytych punktów, 10 tysięcy zbiórek, 1000 bloków oraz 1000 trafionych rzutów za 3 punkty.