Als Rookie in der Saison 2001/02 war der Center nur Bankspieler und kam auf lediglich 34 Spiele sowie 1,5 Punkte und 2,0 Rebounds in 5,2 Minuten pro Spiel. Eine Knieoperation zwang Dalembert dazu, die komplette Spielzeit 2002/03 auszusetzen. Die Saison 2004/05 verlief erfolgreicher, denn er absolvierte alle 82 Partien seines Teams und verbuchte dabei solide 8,0 Punkte, 7,6 Rebounds und 2,3 Blocks pro Partie.
In beiden folgenden Spielzeiten zeigte sich keine Verbesserung in Dalemberts Spiel und Kritikerstimmen wurden laut, die Dalembert als überbezahlt und faul bezeichneten und ihm eine professionelle Einstellung zum Basketballsport absprachen. Doch in der Saison 2006/07 startete Dalembert alle 82 Ligaspiele und erzielte persönliche Bestmarken in den Kategorien Punkteschnitt (10,7), Rebounds pro Spiel (8,9), Freiwurfquote (74,6 %), Feldwurfquote (54,1 %) und Minuten pro Partie (30,9). Auch in den Spielzeiten 2007/08 und 2008/09 startete er alle 82 Spiele. Im Schnitt erreichte er dabei 2007/08 10,5 Punkte und 10,4 Rebounds. 2008/09 bekam er etwas weniger Spielzeit und erreichte 6,4 Punkte und 8,5 Rebounds.
Zur Saison 2010/11 wurde er von den 76ers im Austausch gegen Spencer Hawes und Andrés Nocioni zu den Sacramento Kings transferiert. Er unterschrieb zur Spielzeit 2011/12 keinen neuen Vertrag bei den Kings und wurde somit Free Agent.
Kurz vor Beginn der Saison 2011/12 wurde Dalembert von den Houston Rockets verpflichtet. Nach nur einer Saison dort wurde er von Houston zu den Milwaukee Bucks abgegeben. Bei den Bucks konnte sich Dalembert jedoch auch nicht wie erhofft durchsetzen, da er immer wieder durch Verletzungen zu Pausen gezwungen wurde.
Zur Spielzeit 2013/14 wechselte Dalembert zu den Dallas Mavericks[2] und bestritt dort in seiner einzigen Saison bei den Texanern 80 Spiele.
Nach einem Jahr in Dallas wurde Dalembert zur Saison 2014/15, mit drei weiteren Spielern und Draft-Picks, von den Mavericks zu den New York Knicks transferiert. Im Gegenzug wechselte unter anderem Center Tyson Chandler nach Dallas.
Ab Januar 2015 war Dalembert bis Juli desselben Jahres ohne Verein.[3] Daraufhin kehrte er für kurze Zeit zu den Dallas Mavericks zurück,[4] die jedoch drei Tage vor Saisonstart auf ihn verzichteten und seinen Vertrag auflösten.[5]