Mahammed Dionne est Ingénieur diplômé de l’Institut d’Informatique d’Entreprise du Conservatoire National des Arts et Métiers (CNAM-IIE) de Paris, en 1983. Il est également titulaire d’un diplôme de troisième cycle en Economie internationale et Globalisation, spécialité Politiques Economiques et Sociales, de l’Université Grenoble 2 - Pierre Mendès-France. Il a participé à de nombreuses formations organisées conjointement par la Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest (BCEAO) et l’Institut du Fonds Monétaire International. Mahammed Dionne a également suivi des formations délivrées par l’Institut de la Banque Mondiale, en particulier sur le financement des infrastructures et leur accès par les plus pauvres.
Mahammed Dionne a commencé sa carrière professionnelle en 1983, à la Compagnie IBM France (Division des Operations Extérieures), en qualité d’Ingénieur Technico-commercial, avant de rejoindre en 1986, la Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest (BCEAO). Il a occupé successivement au sein de la banque, les fonctions de Fondé de Pouvoirs, Sous-directeur, puis Directeur. En 1997, il a été détaché par la BCEAO auprès du Gouvernement du Sénégal.
Dans le cadre de son détachement, Mahammed Dionne a occupé de 1997 à 2003, les fonctions de Directeur de l’Industrie au Ministère chargé de l’Industrie, puis de Chef du Bureau économique du Sénégal à Paris avec rang de ministre-conseiller, de 2003 à 2005, et enfin, de Directeur de Cabinet du Premier Ministre Macky Sall de 2005 à 2007. Faisant suite à l’élection du Premier Ministre Macky Sall à la présidence de l’Assemblée nationale du Sénégal, Mahammed Dionne a occupé la fonction de Directeur de Cabinet du Président de l’Assemblée nationale, en 2007 et 2008.
Mahammed Dionne a rejoint par la suite l’Organisation des Nations Unies pour le Développement Industriel (ONUDI), comme Représentant de l’ONUDI en République Algérienne Démocratique et Populaire, jusqu’en Décembre 2010. De 2011 à mars 2014, il a exercé au siège de l’ONUDI à Vienne, les fonctions de Coordonateur Senior de la Coopération industrielle Sud-Sud, puis comme Chef du Programme de l’ONUDI pour l’Afrique et les Pays les moins Avancés.
Le 12 mars 2014, Mahammed Dionne a été nommé par le Président Macky Sall, Ministre auprès du Président de la République en charge du Suivi du Plan Sénégal Emergent. Le 6 juillet 2014, Mahammed Dionne a été nommé Premier ministre de la République du Sénégal.