Является воспитанником клубов «ВДС», «Виллем II» и «Гронинген». С 2011 по 2013 год выступал в основе «Гронингена». В 2013 году перебрался в Шотландию, подписав контракт с «Селтиком». Является чемпионом Шотландии 2014/2015 и обладателям Кубка Шотландии 2015 года. В 2015 году Ван Дейк перешёл в «Саутгемптон» за 15 млн евро. В январе 2018 года перешёл в «Ливерпуль» за 84,5 миллионов евро, став самым дорогим защитником в истории футбола. Победитель Лиги чемпионов УЕФА 2018/19. За национальную сборную Нидерландов дебютировал в 2015 году, а в 2018 стал её капитаном.