W sezonie 2014 Francuz zastąpił André Negrão w bolidzie ekipy Arden International podczas rundy w Hiszpanii. W sprincie stanął na trzecim stopniu podium na starty w Serii GP2. Podczas rundy w Niemczech Dillmann powrócił do startów z Caterhamem, dla którego zdobył dwa punkty. Uzbierał łącznie osiemnaście punktów, które zapewniły mu dziewiątnaste miejsce w końcowej klasyfikacji kierowców.
Formuła Renault 3.5 W roku 2015 Francuz postanowił przenieść się do Formuły Renault 3.5, gdzie podpisał kontrakt z brytyjską ekipą Jagonya Ayam with Carlin. Już w trzecim starcie stanął na najniższym stopniu podium (na ulicznym torze w Monte Carlo), a na kolejne musiał czekać przedostatniej rundy sezonu, na rodzimym torze Bugatti. Dillmann prezentował jednak równą formę, będąc jedenastokrotnie w czołowej szóste. Zdobył łącznie 122 punkty, dzięki czemu zmagania zakończył na 7. miejscu, jednak do czwartej pozycji stracił zaledwie trzynaście punktów.
W sezonie 2016 pozostał w serii, która została przekształcona w Formułę 3.5 V8. Tym razem nawiązał współpracę z hiszpańskim teamem Adriána Vallésa.