В ноябре 1917 г. он принял должность начальника штаба Чехословацкого корпуса, сыграли роль моравские корни рода Дитерихса. В июне 1918 г. он прибыл во Владивосток, здесь в ответ на враждебные действия совдепа чехи 29 июня свергли советскую власть, Дитерихс развернул наступление на запад по линии Транссиба. 31 августа он соединился с чехами, наступавшими из Забайкалья. В ноябре 1918 г. был создан Западный фронт и Дитерихс до середины февраля 1919 г. был начальником штаба фронта. 17 января 1919 г. адмирал А.В.Колчак поручил ему "общее руководство по расследованию и следствию по делу об убийстве на Урале Членов Августейшей Семьи и других Членов Дома Романовых". Участие в расследовании Цареубийства укрепило Дитерихса в убеждении, что Гражданская война есть не просто противостояние белых и красных, а противостояние Христа и Антихриста, которая должна идти под знаменем Православной Веры. Не случайно штабной вагон генерала был украшен многочисленными иконами. Летом 1919 г. Колчак назначил Дитерихса главнокомандующим армиями Восточного фронта. 1 сентября Дитерихс начал последнее наступление Восточного фронта - "Тобольскую операцию", которая, начавшись успешно, завершилась из-за отсутствия достаточных резервов и несогласованности действий разгромом и отступлением белых. В ноябре Дитерихс был отправлен в отставку, он уехал в Харбин. Главным делом теперь стало для него сохранение материалов об убийстве Царской Семьи, здесь Дитерихс написал свой знаменитый труд "Убийство Царской Семьи и членов Дома Романовых на Урале" (книга издана в 1922 г. во Владивостоке).
8 июня 1922 г. он прибыл во Владивосток, где началась подготовка к созыву Земского Собора, последнему в истории России. Земский Собор проходил с 23 июля по 10 августа, на нем было принято историческое решение, что "права на осуществление Верховной Власти в России принадлежит династии Дома Романовых". Впервые белые выступили под монархическими знаменами. Дитерихс почти единодушно был избран временным правителем Приамурского края. Новое государственное образование просуществовало недолго, силы были неравными, "союзники"-японцы, уходя, отказались передать белым оружие и боеприпасы, местные торгово-промышленные круги отказали в денежных субсидиях. 26 октября 1922 г. Владивосток - последний оплот Русской Государственности - был оставлен белыми войсками.
В эмиграции Дитерихс жил в Шанхае, был председателем Дальневосточного отдела Русского Общевоинского Союза (РОВС). Он не признал манифест великого князя Кирилла Владимировича, связывал надежды с молодыми представителями Династии Романовых. В Шанхае он работал в должности главного кассира франко-китайского банка, оказывал поддержку "Обществу распространения русской национальной и патриотической литературы", на его пожертвования издан труд профессора С.С.Ольденбурга "История Царствования Императора Николая II", его попечениями была устроена домовая церковь. В последние годы жизни из-за усиливающейся болезни легких не мог уже руководить отделом РОВС. На его могиле установили каменный крест в старорусском стиле с лампадкой, но в разгар "культурной революции" кладбище было уничтожено и на его месте построены жилые дома.