Dieltiens grandi dans l'environnement d'une famille de musiciens et d'abord étudie le piano. À quinze ans, alors qu'il était sur le point d'abandonner la musique, son frère aîné l'encourage à essayer le violoncelle. Il tombe amoureux immédiatement de l'instrument et trois ans plus tard, il remporte le premier prix au Conservatoire royal flamand d'Anvers[1].
Dieltiens joue et enregistre en tant que membre de l'ensemble de musique de chambre, Explorations[3] et joue également avec l'ensemble hongrois de musique ethnique, Muzsikás.
Depuis 2010, Roel Dieltiens joue en trio avec Andreas Staier au pianoforte et Daniel Sepec au violon.
Avec le chorégraphe Alain Platel des Ballets C de la B (anciennement appelé « Les Ballets Contemporains de la Belgique »), Dieltiens créer Iets (iets), op Bach.Iets op Bach, qui se traduit librement comme « Un petit quelque chose sur Bach »[4],[5], gagne un Time Out Live Award à Londres, en 1998 et un prix Masque d'Or pour une production étrangère[6], en 1999.
Dieltiens poursuit son association avec Les Ballets C de la B, jouant un « accompagnement fabuleusement étrange et discordants »[7] pour Rien de Rien, des Les Ballets C de la B, en 2001.
Les autres prix que remportent Dieltiens, comprennent un Diapason d'or, pour les concertos de Vivadi, un « 10 » de Classica pour son disque Mendelssohn et un prix Caecilia en Belgique, pour les Suites pour violoncelle de Bach.
Messiaen, Quatuor pour la fin du Temps - Ensemble Walter Boeykens ; Marjeta Korosek, violon ; Walter Boeykens, clarinette ; Roel Dieltiens, violoncelle ; Robert Groslot, piano (1990, Harmonia Mundi) (OCLC799710628)
Vivaldi et Geminiani, Sonates pour violoncelle et basse continue - Richte van der Meer, violoncelle continuo ; Anthony Woodrow, contrebasse ; Robert Kohnen, orgue et clavecin (novembre 1991, Accent 9181) (OCLC261133455)
Vivaldi, Sonates pour violoncelle - Roel Dieltiens, violoncelle ; Richte van der Meer, violoncelle ; Anthony Woodrow, contrebasse ; Robert Kohnen, orgue et clavecin (1991, Accent ACC 9181) (OCLC221455375)
Boccherini, Sextuors à cordes, op. 23 n° 1, 2, 5 - Ensemble 415, dir. Chiara Banchini et Enrico Gatti, violons ; Emilio Moreno et Wim ten Have, altos ; Roel Dieltiens et Käthi Gohl, violoncelles (mars 1993, Harmonia Mundi) (OCLC800936174)
Zoltán Kodály, Duo pour violon et violoncelle, op. 7 ; Sonate pour violoncelle, op. 8 - Roel Dieltiens, violoncelle ; Sergiu Luca, violon (25-27 mars 1995, Harmonia Mundi) (OCLC906568626)
Vivaldi, Concertos pour violoncelle - Christine Busch, violon ; Roel Dieltiens, violoncelle ; Richte Van der Meer, violoncelle ; Ensemble Explorations (novembre 1997, Harmonia Mundi HMC901655) (OCLC742729755 et 857679892)
Mozart, Quatuors avec flûte - Konrad Hünteler, flûte ; Rainer Kussmaul, violon ; Jürgen Kussmaul, alto ; Roel Dieltiens, violoncelle (1999, MDG 311 0966-2) (OCLC231891310)
Vivaldi, Concertos pour violoncelle vol. 2 - Ensemble Explorations, dir. Roel Dieltiens et violoncelle ; Christine Busch, violon ; Richte Van der Meer, violoncelle (mars 2001, Harmonia Mundi HMC901745) (OCLC742672524 et 857679892)
Franchomme, Le violoncelle virtuose - Ensemble Explorations, dir. Roel Dieltiens et violoncelle (2002, Harmonia Mundi HMA1951610) (OCLC743138900)
Boccherini, Quintettes avec deux violoncelles - Ensemble Explorations (2007, Harmonia Mundi HMC901894)
Bach, Suites pour violoncelle seul (2009, Et'cetera KTC1403)
Vivaldi, Sonates pour violoncelle - Ensemble Explorations (2009, Etcetera KTC4035)
Mendelssohn, Variations concertantes op. 17, Romance sans paroles op. 109, Albumblatt - Ensemble Explorations, Frank Braley, piano (août 2004, Harmonia Mundi) (OCLC658944999)
Rossini, Une larme - Ensemble Explorations, dir. Roel Dieltiens et violoncelle (2013, Harmonia Mundi HMA1951847) 781304627
Schubert, Trios avec piano - Andreas Staier, fortepiano ; Daniel Sepec, violon ; Roel Dieltiens, violoncelle (15-18/20-22 juin 2015, 2CD Harmonia Mundi) (OCLC958805601)