Dinesen växte upp på sätesgården Katholm på Djursland och gick i skola i Köpenhamn. Liksom sin far valde han den militära banan och blev 1863 fänrik i det 9:e regementet och deltog som 18-åring i kriget mot Preussen i striderna vid Dannevirke, Sankelmark och Dybbøl. Han skrev senare boken "Från 8:e Brigaden" om sina erfarenheter från kriget. År 1867 blev Dinesen löjtnant och tjänstgjorde i Köpenhamn fram till november 1870 (avgick 1873 ). Han deltog på fransk sida i det fransk-tyska kriget 1870 –1871 och fick då kaptens grad.