ดิเลนีย์ลงเล่นให้แก่ทีมชาติเดนมาร์กรุ่นอายุไม่เกิน 18 ปีครั้งแรกในเดือนตุลาคม ค.ศ. 2008 เขาลงเล่นให้แก่ทีมชาติชุดนี้สามนัดและลงเล่นให้แก่ทีมชาติรุ่นอายุไม่เกิน 19 ปีอีก 11 นัด

วันที่ 11 สิงหาคม ค.ศ. 2010 เขาลงเล่นนัดแรกให้แก่ทีมชาติเดนมาร์กรุ่นอายุไม่เกิน 21 ปีในเกมกระชับมิตรที่พบกับอิตาลี

ดิเลนีย์ลงเล่นนัดแรกให้แก่ทีมชาติชุดใหญ่ครั้งแรกเมื่อวันที่ 15 ตุลาคม ค.ศ. 2013 ในฟุตบอลโลก 2014 รอบคัดเลือกที่พบกับมอลตา

เดือนมิถุนายน ค.ศ. 2018 เขามีชื่อติดทีมชาติชุดลุยศึกฟุตบอลโลก 2018 ที่รัสเซีย[3]

เขามีชื่อติดทีมชาติเดนมาร์กในการแข่งขันฟุตบอลชิงแชมป์แห่งชาติยุโรป 2020[4] ซึ่งเขาทำประตูแรกในนามทีมชาติในรอบก่อนรองชนะเลิศที่พบกับเช็กเกีย[5]