Отправка бригады проводилась морем через Архангельск. 21 июня 1916 г. первый эшелон во главе с Дитерихсом отправился на трех пароходах через Атлантику, Брест и Марсель в Салоники. В начале августа части бригады прибыли в Грецию, а к концу месяца выдвинулись на линию фронта[28].
В это время, под впечатлением "Брусиловского прорыва", Румыния вступила в войну против Четверного Союза, но крайне неудачно. Румынская армия сразу же стала терпеть неудачи, и болгаро-австрийские войска вступили в Бухарест. Нужно было срочно спасать нового "союзника", и войска Салоникского фронта должны были перейти в общее наступление. Но неожиданно болгарские войска нанесли упреждающий удар. У города Флорина были атакованы сербские части. Для ликвидации прорыва генерал Саррайль бросил 2-ю Особую бригаду, сосредоточение которой еще не завершилось.
Совместно с французскими частями, имея в своем распоряжении лишь один полк и собственный штаб, генерал Дитерихс вышел в бой. 10-го сентября произошел первый бой русских частей на Салоникском фронте. Отбив атаку болгарской пехоты, союзные силы начали готовиться к выполнению главной стратегической задачи – занятию города Монастырь (конечного пункта железнодорожной линии Салоники-Монастырь) на юге сербской Македонии в Битоле. Захват этого города обеспечил бы соединение двух участков Салоникского фронта – Западного (контролируемого итальянскими войсками) и Восточного (занимаемого совместным франко-сербско-русским контингентом). Главный удар наносили войска Восточного участка, и бригада Дитерихса оказалась на острие[29]. Наступление проходило в тяжелых горных условиях. Не хватало продовольствия и боеприпасов. Но союзники упорно наступали и 17 сентября овладели ключевой позицией на подступах к Монастырю – городом Флорина. Одна из целей наступления была достигнута: болгарская армия начала медленно отступать на север. Верховное Союзное командование не могло не оценить успехов Особой бригады, и приказом от 19 октября 1916 г. 3-й Особый Пехотный полк был награжден Военным крестом Croix de Guerre rues palme (с пальмовой ветвью) на знамя. Этой же награды удостоился и генерал Дитерихс. Десятки солдат и офицеров получили Георгиевские кресты и ордена[30].
После присоединения к бригаде 4-го Особого полка, Дитерихс стал командовать объединенной Франко-Русской дивизией (именно так она отмечалась в приказах), состоявшей из 3-го и 4-го Особых полков, французского 2-го Бис полка зуавов и 2-х групп артиллерии[31].
Дивизия Дитерихса возобновила наступление, но вскоре столкнулась с сильным сопротивлением болгарских войск на заранее подготовленных рубежах. Требовалась длительная артиллерийская подготовка, о чем докладывал Саррайлю Дитерихс, отмечая также, что дивизия понесла большие потери и нуждается в передышке. Однако пока русские полки сковывали болгар в центре, в тыл вражеских позиций прорвались сербы. Под угрозой окружения болгары продолжили отход. Дитерихс тут же отдал приказ о преследовании. И 19 ноября 1916 г. на плечах отступающего противника 1-й батальон 3-го Особого Русского полка ворвался в Монастырь[32]. Тогда же в районе Охридского озера итальянские войска, наступавшие с территории Албании, соединились с русско-сербскими частями. Взятие Монастыря означало не только прорыв австро-немецко-болгарского фронта и соединение Восточного и Западного участков Салоникского фронта. Союзные войска впервые вступили на территорию Сербии, в Битоль, положив тем самым начало освобождению сербского народа от оккупантов. В своих приказах Дитерихс подчеркивал важность этой победы, как выражения славянского единства, скрепленного не только Общей Верой и Общей Историей, но и совместно пролитой кровью в боях Великой Мировой войны.
Давний друг России сербский Королевич Александр Карагеоргиевич, прибывший через два дня в освобожденный Монастырь, выразил особую признательность русским войскам. В 1919 г. Александр стал единственным из всех глав государств мира, который де-факто признал власть Верховного Правителя России адмирала А.В. Колчака.
Отметили подвиги Франко-Русской дивизии и во Франции. Генерал Саррайль писал в особом приказе: "Русские, в греческих горах, как и на сербской равнине, ваша легендарная храбрость никогда не изменяла вам". А 10 января 1917 г. за бои под Монастырем Дитерихс удостоился высшей награды Франции - Ордена Почетного Легиона[33].
Не остались незамеченными заслуги Дитерихса и в России. За бои под Монастырем он получил орден Св. Владимира 2-й степени с мечами.