دیلمی در سال ۱۳۱۹ در شهر رشت متولد شد و در سال ۱۳۵۴ به فراگیری موسیقی روی آورد. وی ساز تار را نزد هوشنگ ظریف آغاز کرد و همچنین از رهنمودهای احمد عبادی در این عرصه بهره برد. دیلمی آموزش آواز ایرانی را نزد غلامحسین بنان آموخت.

آلبوم موسیقی "یار یار مهربان" با آهنگسازی فرهاد فخرالدینی، آلبوم‌های "می ناب ۱ و ۲" با آهنگسازی روح‌الله خالقی و تنظیم گلنوش خالقی، آلبوم موسیقی "رامشگران" با آهنگسازی فرهاد فخرالدینی و اجرای گروه شیدا، آلبوم موسیقی "مرغ حق" با تنظیم مزدا انصاری و اجراهای مختلف با ارکستر ملی و هنرمندانی همچون حسین علیزاده از یادگاری‌هایی است که کاوه دیلمی در موسیقی ایران به جا گذاشته است.

مراسم تشییع کاوه دیلمی فردا جمعه ۱۲ بهمن ساعت ۱۲ در بهشت سکینه انجام می‌شود. همچنین مراسم یادبود این هنرمند روز شنبه ۱۳ بهمن ماه از ساعت ۱۶ الی ۱۷:۳۰ در مسجد الرضا واقع در میدان نیلوفر برگزار می‌شود.

درگذشت کاوه دیلمی را به خانواده این هنرمند و جامعه موسیقی ایران تسلیت می‌گوید.