Participó en tres Juegos Olímpicos (Melbourne 1956, Roma 1960 y Tokio 1964).
llegando a la meta tras su compatriota Bob Schul (oro) y el alemán Harald Norpoth (plata).
Durante sus 25 años como entrenador el equipo masculino obtuvo cinco títulos NCAA.
Esta etapa fue llevada al cine en la película Prefontaine, de 1997.
Dellinger entrenó a una serie de corredores olímpicos, entre los que se encuentran Mary Decker, Bill McChesney, Alberto Salazar, Matt Centrowitz, Don Clary, entren otros.