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Caitlin Dijkstra nait et grandit à Bréda. Son père est Meindert Dijkstra(en), qui est footballeur professionnel. Enfant, elle soutient l'équipe du NAC Breda mais ne peut pas y jouer car il n'y a pas d'équipe féminine, elle commence donc en 2005 à l'âge de 6 ans au sein du club RKVV JEKA et y reste jusque 2015[1]. Elle combine le sport et les études au club CTO Eindhoven de 2015 à 2018, puis signe à l'Ajax Amsterdam en 2018[2]. Elle y fait son premier match le 17 octobre 2018 contre l'Olympique lyonnais en huitièmes de finale de la ligue des champions[3]. Le , elle marque un but dans le temps additionnel lors de la finale de la Coupe des Pays-Bas féminine de football 2018-2019 face à l'équipe de PEC Zwolle et fait gagner son équipe[4]. En avril 2021, Dijkstra décide de quitter l'Ajax pour le FC Twente car son contrat se termine et l'Ajax vient de recruter Stefanie van der Gragt qui y prend le poste de défenseure. Elle reste à Twente jusque 2023 puis intègre le VfL Wolfsburg jusque 2026[5]. Elle continue à jouer à Twente dans le cadre d'un prêt[5].