Federico Dionisi (Rieti, 16 de junio de 1987) es un futbolista italiano que juega como delantero en la U. S. Livorno 1915 de la Serie C de Italia.
Dionisi inicio en el equipo amateur el Monterotondo. También pasó una temporada en el equipo juvenil de Messina. Nacido en Lazio, se trasladó a Roma, que es la capital tanto de Lazio como de Italia, para Cisco Roma de la Serie C2. En enero de 2007, se fue a Abruzzo para jugar con Celano. Jugó 15 partidos de liga en su primera temporada profesional, incluido uno en playoffs.
El 2 de enero de 2009, Dionisi acordó unirse a Livorno después de algunas buenas actuaciones con Celano y Monterotondo. Fue presentado por Livorno el 2 de julio con otros jugadores de Livorno, Francesco Di Bella y Cristian Raimondi. Marcó su primer gol oficial con el Livorno el 14 de agosto contra el Torino en la Copa Italia. Livorno ganó el partido por 2-0.
En septiembre de 2013 firmó con el Olhanense en condición de préstamo por un año.
El 28 de julio de 2014 firmó de forma permanente con el Frosinone Calcio. Ayudó a Frosinone a ascender a la Serie A para la temporada 2015-16. Marcó su primer gol en la Serie A el 28 de septiembre de 2015 en el minuto 58 y luego anotó un segundo en el minuto 71 en la victoria por 2-0 en casa contra el Empoli.