舉措
公元258年8月，教宗西克斯圖斯二世殉道；由於瓦勒良皇帝的嚴酷政策，造成了羅馬主教的長久空缺。後來波斯人的入侵轉移了帝國政府的注意力，公元259年7月22日，羅馬司鐸迪奧西尼被推舉為羅馬主教，他具有希臘血統，傳說生於Great Greece，即義大利南部的希臘殖民地城邦。
公元260年初，瓦勒良於埃德薩（今敘利亞）被波斯軍隊擊敗，旋被俘虜。其子加里恩努斯繼位，迫於帝國內部軍閥割據，內亂紛擾的局面，隨即宣布結束教難，承認教會宗教活動合法性，返還沒收的教會財產。因為當時基督教徒遭到迫害，教宗位置懸空近一年，當迫害逐漸減退，狄約尼削方上任羅馬主教職位。此後，教會進入了一個較長時間的和平時期。
迪奧西尼教宗重建了教會秩序，他於羅馬城郊區建立了若干新的教區，曾寫信勉勵和使用大量資金接濟在教難和波斯戰爭中損失嚴重的卡帕多西亞教會（今土耳其中部），重建教堂，贖回被俘虜的基督徒；傳說，在他的任期內，祝聖了7名主教，12名司鐸以及6位執事。
迪奧西尼教宗聖像這一時期，亞歷山大里亞城主教 狄尼修（與教宗同名，Dionysius）為反對 薩培里主義（又名撒伯流主義，Sabellius），以非常不理想的闡述表明“三位一體”的道理，具有“附屬論”（ Subordinatianism）的傾向；引起了北非地區其他神職的誤解；迪奧西尼教宗接受了北非教會的請求，於羅馬召開會議，反駁了諸如薩培里主義、附屬論等異端，要求狄尼修主教說明自己的觀點。狄尼修主教表示，他的觀點與教宗完全一致，不用教宗認可的“ Homoousios”這個詞來表述，是因為聖經中找不到這個字。
逝世
他在公元268年12月26日逝世，是首位未被列為殉道者的教宗。依據傳統，他是首位未列入殉道者的教宗，最後安葬於阿比亞路墓地，他的紀念日是每年12月30日。在《羅馬彌撒經書》中“ 加里斯多墓穴殉道者以及諸聖禱文”中這樣寫到“ 教宗聖迪奧西尼，兄弟們艱辛時可愛的父親，請為我們祈禱。”
