Han var sønn av Dagmar Alvilda Dinesen og Adolph Wilhelm Dinesen. Han vokste opp på herresetet Katholm på Djursland som andre sønn i en søskenflokk på åtte. Han deltok som 18-årig sekondløytnant i kampene ved Danevirke, Sankelmark og Dybbøl i Andre slesvigske krig i 1864. Han skrev senere boken om opplevelser fra denne krigen. Fra nyttår 1871 sluttet Dinesen seg til den franske hær i den fransk-tyske krig og opplevde nederlaget i Paris under Pariserkommunen. Om dette skrev Dinesen ned den eneste danske øyenvitneskildring .