Après la commission, le navire est envoyé à Scapa Flow. Il doit ainsi couvrir la zone entre Fair Isle et le Groenland. La première mission du Dido en est d'escorter le porte-avions Furious en Afrique du Nord.
Le croiseur passe les quatre premiers mois de 1941 à protéger des convois atlantiques avant d'être placé dans l'East Mediterranean Fleet basée à Malte. En mai, il est envoyé en Crète pour la bataille et aide à l'évacuation des troupes britanniques. Le , le Dido est gravement endommagé par des bombes alors qu'il va à Alexandrie.
Le , le croiseur est présent lors de la reddition d'Assab.
De juillet à , il est au New York Navy Yard pour des réparations et des modifications puis retourne en mer Méditerranée en décembre.
Le , le capitaine H. W. U. McCall amène le Dido à Massaoua pour des réparations majeures sur une poupe endommagée par une bombe. Mais le navire ne peut pas être immobilisé longtemps, la forme de radoub ne peut pas être libérée. Six jours après, le Dido retourne se battre avec les sister-ships Euryalus, Cleopatra et Sirius. Le Dido passe le reste de l'année à soutenir la campagne britannique en Afrique du Nord avant d'être transféré dans la West Mediterranean Fleeten . Le croiseur participe à la défense anti-aérienne d'Annaba et d'Alger jusqu'en .
En , le Dido vient à Liverpool pour une réparation de trois mois. À son retour, il participe aux bombardements pendant les débarquements de l'opération Husky en Sicile. Le Dido sert ensuite dans la défense anti-aérienne des bases de Palerme et Bizerte. Le , le Dido escorte 600 soldats à Tarente où la flotte italienne s'est rendue puis à Sorrente où il bombarde. Il passe les mois d'octobre et novembre pour des réparations à Alexandrie.
À son retour au service, le Dido est à Malte et à Tarente avant de prendre part à une action de diversion au large de Civitavecchia au moment de l'opération Shingle. En , il vient en soutien des troupes qui débarquent en France (débarquement de Provence). Le mois suivant, il retourne en Grande-Bretagne.
En , le croiseur accompagne un convoi vers la Russie puis participe aux bombardements en Norvège. En , il escorte l'Apollo, l'Orwell(en) et l'Obedient dans la baie de Kola pour poser des mines.
La dernière mission du Dido d'aller à Copenhague. Il fait le dernier tir de la guerre en vue de la reddition de la Kriegsmarine. Après la signature, le Dido escorte les croiseurs allemands Prinz Eugen et Nürnberg à Wilhelmshaven.
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