Dienethal wurde 1340 erstmals als „Diedendail“ urkundlich erwähnt.[Anm. 1] Seit 1344 gehörte der Ort gerichtlich zum Burgfrieden und dem Gericht Nassau. Herrschaftlich gehörte Dienethal zur Sponheimer Grundherrschaft Nievern, die im Besitz der Grafen von Nassau war. Seit 1372 ist eine Kirche in Dienethal belegt.[Anm. 2] Die Grafen von Langenau waren nachweislich 1396 und 1443 in Dienethal durch Lehen begütert. Die Herren vom Stein waren 1702/03 im Ort begütert.[Anm. 3]

Ab 1540 zog das Kloster Affholderbach einen Teil des Zehnten von Dienethal ein.[Anm. 4] Seit 1355 gehörte der Ort zum Kirchspiel Nievern, erst für 1544 ist eine eigene Pfarrei im Ort belegt. 1627 wurde diese mit der Pfarrei Nassau verbunden und blieb bis 1849 deren Filiale.[Anm. 5]

Dienethal gehörte zum Hof von Nassau und war deshalb nicht Teil der Erbteilung von 1255.[Anm. 6] Mit diesem Vertrag teilten die beiden Söhne des Grafen Heinrich II. von Nassau die bisher gemeinsam regierte Grafschaft in die ottonische und walmarische Linie auf. Die Burg Nassau, das Dreiherrische, die Ämter Miehlen und Schönau, sowie das Vierherrengericht, die Burg Laurenburg, die Esterau und die Lehen in Hessen blieben in gemeinsamen Besitz.

Auf Drängen Wilhelms von Nassau-Dillenburg wurde bis 1540 die Reformation durchgeführt.[Anm. 7]

Bereits 1417 ist eine Mühle („Obermole“) zwischen Scheuern und Dienethal belegt. Im 18. Jahrhundert sind zwei weitere Mühlen nachweisbar.[Anm. 8]

1806 wurde der Ort Teil des Herzogtums Nassau, 1868 dann Teil der preußischen Provinz Hessen-Nassau. 1946 kam Dienethal mit Gründung des Bundeslandes zu Rheinland-Pfalz. Seit 1969 ist die Gemeinde Teil des Rhein-Lahn Kreises. Seit 2019 gehört sie zur Verbandsgemeinde Bad Ems-Nassau, nachdem sich die beiden Verbandsgemeinden Bad Ems und Nassau zusammengeschlossen hatten. 

Ende der 1950er Jahre wurde wegen Wassermangels in Eigenleistung eine Wasserschürfung oberhalb des Ortes ausgebaut und eine Verbindungsleitung zum örtlichen Leitungsnetz gebaut. 1985 erfolgte der Anschluss der Kanalisation an die zentrale Kläranlage in Nassau.

Anfang der 1960er Jahre entstand eine Friedhofshalle. 1979–82 wurde ein Dorfgemeinschaftshaus mit Veranstaltungshalle errichtet. In der Zeit von 1982 bis 1985 wurde ein Neubaugebiet "Im Viertel" erschlossen. Das historische, denkmalgeschützte ehemalige Schulgebäude wurde 1993 saniert.[Anm. 9]

1843 hatte Dienethal 131 Einwohner, 1927 waren es 222. Aktuell leben 218 Menschen im Ort.[Anm. 10]