Диксон расположен на побережье Карского моря, на западной оконечности Берега Петра Чичагова полуострова Таймыр и на острове Диксон, разделенном с материком полуторакилометровым проливом.
На территории Диксона расположена самая северная континентальная точка мира — мыс Челюскина. В Диксоне находится самый северный порт в России, ранее один из важнейших портов Северного морского пути.
История поселения неразрывно связана с историей освоения Арктики и Северного морского пути.
В 1601 г. Стрелецкий отряд Мирона Шаховского основал в Тазо-Обской губе город Мангазею — крупный торговый и ремесленный центр. Ходили на Мангазею из поморья Северным морским путем вдоль побережья. В это время в Западной Европе возрос интерес к Северному морскому пути на восток вдоль берегов Сибири. Полагали, что это новый путь в Индию. Южным — вокруг Африки — уже владели Испания и Португалия, поэтому Голландия и Англия обратили внимание на север. При этом их интересовала не только Индия, но и богатая Сибирь. Оживленная торговля шла здесь вплоть до закрытия северного морского пути в 1619 г. указом царя Алексея Михайловича в целях сохранения безопасности Руси.
В ходе торгово-промышленных экспедиций составлялись карты и описания отдельных участков Таймыра.
В 1730 году масштабные исследования побережья Карского моря были осуществлены выпускником Морской академии геодезистом Петром Чичаговым. (его именем назван 120-километровый участок побережья Карского моря). Составленные им карты Енисейской провинции и каталог населенных пунктов являются одними из первых трудов по географии Севера Красноярского края.
Начало изучению Севера России положила Великая Северная экспедиция 1734-1743 годов, задуманная еще Петром I и осуществленная вскоре после его смерти. Имена участников экспедиции увековечены на карте поселения Диксон в географических названиях — Берег Харитона Лаптева, мыс Челюскина, шхеры Минина, берег Прончищева, пролив Овцына.
В 1875 году небольшое парусное судно «Превен» под командованием Адольфа Норденшельда через пролив, носящий теперь название пролив Превен, вошло в бухту, которую Норденшельд считал лучшей на всем северном побережье. Гавань и остров были названы именем шведского предпринимателя Оскара Диксона, который финансировал эту экспедицию.
Поселок Диксон был основан в 1915 г. на острове Диксон, материковая часть застроена позже. В сентябре 1915 г. на острове была открыта одна из первых арктических радиостанций, а с 1916 г. работает гидрометеорологическая станция, на базе которой в 30-х годах образованы первый на Северном морском пути арктический радиометеорологический центр и геофизическая обсерватория.
На Диксоне в разное время работали и жили многие знаменитые покорители Арктики: Иван Толстоухов, Петр Чичагов, Федор Минин, Дмитрий Стерлигов, Харитон Лаптев, Семен Челюскин, Адольф Норденшельд, Андрей Вилькицкий, Фритьоф Нансен, Эдуард Толь, Федор Матисен, Александр Колчак, Борис Вилькицкий, Константин Неупокоев, Николай Евгенов, Руал Амундсен, Никифор Бегичев, Валерий Альбанов, Рудольф Самойлович, Георгий Ушаков, Николай Урванцев, Владимир Воронин, Иван Папанин, Владимир Визе, Шмидт, Михаил Сомов, Алексей Трешников, Павел Пономарев, Юрий Кучиев и др.
На территории поселка сохранилось 11 объектов культурного наследия — памятники истории освоения Арктики и памятники Великой отечественной войны.
В течении советского периода освоения Арктики Диксон превратился в важный транспортный узел, развитие получила стройбаза (обслуживавшая всю территорию поселения), сельскохозяйственное производство, социальная сфера.