Ayant débuté comme aide-accessoiriste, il tiendra des petits rôles jusqu’à ce qu’il intègre la compagnie du brillant Max Reinhardt à Berlin. Dieterle commencera alors à percer significativement et jouera dans des chefs-d’œuvre tels que Le Cabinet des figures de cires (1924) et Faust (1926), respectivement dirigés par Paul Leni et Friedrich Wilhelm Murnau. Attiré par la réalisation, il tourne sa première biographie très personnelle de Louis II de Bavière en 1929. L’année suivante, il est invité par la Warner Bros pour laquelle il tourne The Last Flight, drame émouvant relatant les aventures de quatre ex-aviateurs blessés durant le Première Guerre mondiale et qui décideront de mener une vie d’insouciance, de plaisirs et de frivolités. Traitant de ce que l’on a appelé « la génération perdue », Dieterle fait montre de sensibilité et d’une rare subtilité psychologique, qualités qu’il avait déjà démontrées en Europe lorsqu’il réalisa Chaînes (1928), évocation tout en délicatesse de l’homosexualité en prison, thématique, ô combien osée et audacieuse pour l’époque. À partir de là, Dieterle enchaînera un certain nombre de productions qui le mèneront du film d’action (The Devil’s In Love, 1933) à la comédie musicale (Les Pirates de la mode, 1934) et aux biographies telles Madame du Barry (1934), La Vie de Louis Pasteur (1936), La Vie d’Émile Zola (1937) ou Juarez et Maximilien (1938).

C’est certainement pour la RKO qu’il livrera ses films les plus intéressants avec l’inoubliable adaptation de Notre Dame de Paris (Quasimodo, 1939, avec un époustouflant Charles Laughton dans le rôle du fameux bossu) ou Tous les biens de la terre, dont le titre original (The Devil and Daniel Webster, 1941) est bien plus explicite pour ce pâle avatar du mythe de Faust. Dieterle s’essayera encore au fantastique avec Le Portrait de Jennie (1949) qui n’est pas sans rappeler Le Portrait de Dorian Gray (œuvre d’Oscar Wilde mais aussi superbe film d’Albert Lewin) ou au film noir avec La main qui venge (1950), efficace polar rondement mené par un Charlton Heston au commencement de sa carrière. Avec La Piste des éléphants, Dieterle offrira à Elizabeth Taylor l’opportunité de relancer une carrière, sinon en berne (des films comme Le Père de la mariée, Une place au soleil ou Ivanhoé l’avaient déjà posée comme une incontournable vedette, parmi les mieux payées d’Hollywood), à tout le moins quelque peu compromise par une suspension de contrat décidée par l’intransigeant patron de la MGM, Louis B. Mayer, pour avoir refusé un rôle. Elle sera donc mise à disposition de la Paramount qui était alors en butte à la défection de Vivien Leigh ayant du déserter les plateaux pour motif psychiatrique.

Aux côtés de Peter Finch (son mari dans le film) et de Dana Andrews (le galant contremaître transi), Liz Taylor incarne la jeune épouse d’un planteur de thé à Ceylan dont la propriété familiale est bâtie sur une piste empruntée par les éléphants depuis des temps immémoriaux. Peinant à se faire accepter par le personnel de maison (dont le majordome, magnifiquement campé par Abraham Sofaer), elle découvre que son mari est un noceur invétéré, autoritaire et psychorigide. Elle découvre aussi que l’immense domaine se trouve sous l’emprise de son beau-père dont la sépulture, située sous les fenêtres de la chambre conjugale, fait l’objet d’un culte quasi-divin. À l’issue d’une épidémie de choléra qui transfigurera les protagonistes, la propriété est ravagée par un incendie qu’accompagne l’ultime charge libératrice des pachydermes. Film haut en couleur, La Piste des éléphants (qui n’est pas sans rappeler Quand la Marabunta gronde, avec Eleanor Parker et Charlton Heston : le film fut tourné par les mêmes studios, la même année et d’inquiétantes cohortes de fourmis carnassières remplaçaient les éléphants), tourné en décor naturel (bien qu’Elizabeth Taylor n’eut pas à se déplacer à Ceylan, la plupart des scènes en pur extérieur ayant déjà été enregistrées avec Vivien Leigh, que l’on peut parfois tenter de reconnaître), vaut pour un scénario sans faille et une histoire qui, bien que banale sur un plan mélodramatique, est merveilleusement sublimée par la caméra de Dieterle. L’intelligence et la poésie de ce dernier confère incontestablement un supplément d’âme à ce film qui, entre les mains d’un autre, aurait vraisemblablement sombré dans l’ennui et la bluette exotique.