Dirk Große-Loheide wurde 1964 in Hannover geboren. Nach einer Ausbildung zum Bankkaufmann bei der Deutschen Bank AG begann er ein Studium der Wirtschaftswissenschaften an der Universität Hannover, das er als Diplom-Ökonom abschloss.
1990 startete er anschließend seine Laufbahn in der Beschaffung für Maschinen bei der Volkswagen AG in Wolfsburg.
Von 1994 an folgten verantwortliche Funktionen zunächst im allgemeinen Einkauf bei SEAT in Martorell und ab 2000 bei der Marke Volkswagen Nutzfahrzeuge in Hannover. Dort übernahm Dirk Große-Loheide 2007 die Position des Vorstands für Beschaffung und Produktion.
2011 wurde Große-Loheide zum Beschaffungsvorstand für die Region Nordamerika bei Volkswagen de México in Puebla berufen.
Ab 2014 verantwortete er anschließend die Konzern Beschaffung von Dienstleistungen und Anlagen bei der Volkswagen AG in Wolfsburg.
Dirk Große-Loheide wechselte 2017 als Vorstand für Beschaffung zu MAN Truck & Bus in München und übernahm zugleich die Leitung der Beschaffung für die Vorgängergesellschaft der heutigen TRATON GROUP, zu der neben MAN auch die Marken Scania und Volkswagen Truck & Bus gehören.
Im April 2019 übernahm er die Leitung Konzern Beschaffung Operations bei der Volkswagen AG in Wolfsburg.
Am 1. Oktober 2019 wurde Große-Loheide zum Mitglied des Markenvorstands Volkswagen Pkw, Geschäftsbereich Beschaffung, berufen, bevor er am 1. April 2020 das Vorstandsressort Beschaffung und IT bei der Audi AG in Ingolstadt übernahm.
Seit 1. Januar 2023 ist Große-Loheide Mitglied der Erweiterten Konzernleitung der Volkswagen AG und Beschaffungsvorstand der Marke Volkswagen Pkw in Wolfsburg. In seiner Rolle verantwortet er seitdem die Steuerung der Beschaffungsorganisationen aller Marken und Regionen des Volkswagen Konzerns.