Dix studeert aan de universiteit van Florida in Tallahassee. In 2007 liep hij 9,93 s op de 100 m.
Op de Olympische Spelen van 2008 in Peking plaatste Walter Dix zich voor de finale van de 100 m. Hierin behaalde hij een bronzen medaille met een tijd van 9,91. Na diskwalificatie van zowel Churandy Martina als Wallace Spearmon (respectievelijk tweede en derde) pakte hij vervolgens ook de bronzen medaille op de 200 m. Shawn Crawford won zilver, Usain Bolt goud. Eerder dat jaar won hij de 200 m tijdens de Amerikaanse selectiewedstrijden en op de universiteitskampioenschappen (NCAA).