Окончил Парижскую консерваторию, где учился у Антуана Мармонтеля (фортепиано) и Амбруаза Тома (композиция). Широко гастролировал по Европе как солист и в дуэте с Пабло Сарасате. Для Дьемера написаны Симфонические вариации Сезара Франка, ему посвящены фортепианный концерт Эдуара Лало и Третий концерт Чайковского, в 1903 г. он первым исполнил концерт Жюля Массне. Дьемер также был одним из первых пианистов, вернувшихся к клавесину; он, в частности, выступил с циклом клавесинных концертов, приуроченных к Всемирной выставке 1889 года.
Среди учеников Дьемера по Парижской консерватории были Альфред Корто, Ив Нат, Жан Дуайен, Марсель Дюпре, Лазар Леви, Эдуард Рислер, Альфредо Казелла, Хосе Кубилес и др.
