Halil Dikmen 1906 yılında İstanbul'da doğmuştur. Güzel Sanatlar Akademisi'ne girdikten sonra, İbrahim Çallı ve Hikmet Onat atölyelerinde resim çalışmıştır. Sanatçı buradaki eğitimini tamamladıktan sonra 1928 yılında Paris’e gönderilmiştir. Academie Julien'de Albert Laurens'ın ve Andre Lhote'un öğrencisi olmuştur. Paris’te üç yıl resim öğrenimi gördükten sonra 1931'de yurda dönüşünde, Kayseri ve Galatasaray Liseleri’nde resim öğretmenliği yapmıştır. 1937 yılında Resim ve Heykel Müzesi’ne müdür olarak atanmıştır.

1937 yılında Ankara Tren İstasyonu’nun duvarlarının dekor süslemesi için ödüllü yarışma düzenlenir. Ar Dergisi’nde yayımlanan “Ankara Garı İçin Dekor Müsabakası” başlıklı anonim yazıda, Ankara Tren Garı’nın holünde ve yan duvarlarında, toplam 21 metre uzunluğunda ve 3,5 metre yüksekliğinde resim panoları yapılması için yarışma açıldığı, Tren Garı’nın duvar resimlerinin konusunun Milli Mücadele sahneleri olacağı bildirilmiştir. Nafia Vekâleti (Bayındırlık Bakanlığı) tarafından oluşturulan bir heyet ile kompozisyonlar incelenecek ve altı sanatçıya peşin ödeme yapılacaktır. Yarışma sonunda Ankara Ticaret Lisesi resim öğretmeni Nureddin Ergüven birinciliği, Heykeltıraş Krippel ikinciliği, ressam Refik Epikman üçüncülüğü, İstanbul Resim ve Heykel Galerisi Müdürü Halil Dikmen ise dördüncülüğü alır.

Halil Dikmen, resminde bir dönem etkin olan Kübist ve Konstrüktivist ilgileri, görkemli figüratif kompozisyonlara ve peyzajlara kendi algı ölçütleri bağlamında başarı ile uygulayan bir sanatçı olarak dikkat çekmektedir. d Grubu’nun temsil ettiği plastik çözüm önerileriyle de yakınlık içinde olan Halil Dikmen’in 1939 yılından itibaren bu grubun etkinlikleri içinde yer aldığı bilinmektedir. Sanatçı yaşamının son yıllarında soyut denemelerde de bulunmuştur.

Halil Dikmen, Milli Eğitim Bakanlığı Güzel Sanatlar Genel Müdürü iken 1964 yılında hayatını kaybetmiştir.