Van Dijk va començar la seva carrera futbolística a l'acadèmia juvenil de Groningen abans de passar al primer equip on va debutar a la lliga l'1 de maig de 2011 en una victòria visitant per 4-2 contra l'ADO Den Haag. Durant la seva militància a Groningen es va sotmetre a una cirurgia major per peritonitis. Com va confessar el jugador anys més tard, aquest esdeveniment va estar a punt d'impulsar-lo a abandonar el futbol per estar més a prop de la seva mare. En tres temporades va fer 66 partits, marcant 7 gols entre l'Eredivisie i la Copa Neerlandesa.
El 21 de juny de 2013 va ser venut alCelticescocès per 2,6 milions i signant un contracte de quatre anys. Va debutar el 17 d'agost en una victòria visitant per 0-2 contral'Aberdeen. En tres temporades amb els Hoops va recollir un total de 115 aparicions i 15 gols.
L'1 de setembre de 2015 es va mudar per 13 milions als anglesos deSouthampton, on va signar un contracte de cinc anys. Va debutar a laPremier League el 12 de setembre següent al partit contra elWest Bromwich Albion. La temporada 2016-2017 va esdevenir segon capità del club. En dues temporades i mitja va jugar 80 partits en totes les competicions marcant 7 gols.