Après avoir joué quatre saisons avec les Thunderbirds de Seattle dans la Ligue de hockey de l'Ouest, Brenden Dillon n'est pas repêché par une équipe de la Ligue nationale de hockey. Au cours de sa quatrième saison avec les Thunderbirds, le , il signe son premier contrat professionnel avec les Stars de Dallas pour une durée de trois saisons[1].
Au cours de cette même saison, il joue dix matchs avec les Stars du Texas, club-école de Dallas dans la Ligue américaine de hockey. Le , il joue son premier match dans la LNH lors du dernier match de la saison des Stars contre les Blues de Saint-Louis[2]. En 2012-2013, il joue sa première saison en tant que joueur régulier des Stars en jouant l'intégralité des 48 matchs, saison écourtée en raison d'un lock-out. Le , il réalise un tour du chapeau à la Gordie Howe en marquant un but, une aide et un combat[3].
Le 2014, il est échangé aux Sharks de San José contre Jason Demers et un choix de troisième tour au repêchage de 2016. À l'issue de la saison 2014-2015, il prolonge son contrat avec les Sharks pour cinq ans[4].
Le , il est échangé aux Capitals de Washington en retour d'un choix de 2e tour en 2020 et un choix conditionnel de 3e tour en 2021.
Avec l'équipe du Canada, il a pris part au championnat du monde de 2013. Son équipe perd en quarts de finale face à la Suède et termine en 5e place du tournoi.
.svg){kind=small}
Canada
