Carriera Club Nell'estate 2008, all'età di quindici anni, si è trasferito in Italia per entrare nel settore giovanile dei Crabs Rimini insieme alla madre Tina Dimitrova, già allenatrice, anch'essa ingaggiata dal club per il settore giovanile. Qui Dimităr ha fatto perlopiù parte delle squadre Under-17 e Under-19. Durante la sua permanenza nel vivaio biancorosso ha anche collezionato tre brevi apparizioni con la prima squadra, due nella Legadue 2009-2010 e una nell'edizione successiva. Ha continuato a far parte delle giovanili biancorosse fino al 2012, tuttavia nel frattempo è sceso in campo anche in Serie C Regionale con i prestiti in doppio tesseramento prima al Basket San Lazzaro nella stagione 2010-2011 e poi alla Pallacanestro Titano San Marino nella seconda parte della stagione 2011-2012, parentesi quest'ultima in cui ha viaggiato a 15,9 punti di media nelle tredici presenze tra regular season e play-off.

Diciannovenne, in vista della stagione 2012-2013 è tornato a giocare in Bulgaria entrando a far parte della prima squadra del Levski Sofia con cui ha realizzato 6,0 punti di media in 38 gare di campionato. L'annata 2013-2014 la trascorre con gli austriaci dell'Arkadia Traiskirchen Lions, società anch'essa di proprietà del suo procuratore Luciano Capicchioni, così come i Crabs Rimini. Dopo la prima parentesi austriaca, Dimitrov è poi tornato per qualche mese al Levski Sofia, quindi nel gennaio 2015 si è trasferito al Lukoil Academic Sofia con cui ha vinto il titolo nazionale sia alla fine di quella stagione che di quella successiva.

Nel luglio 2016 si è sottoposto a un intervento chirurgico per una rottura dei legamenti della caviglia riportata durante un allenamento con la nazionale: è rientrato in campo a dicembre con il ritorno in Austria agli Arkadia Traiskirchen Lions, guidati in panchina dal connazionale Georgi Mladenov, per poi avere una brevissima parentesi nel gennaio 2017 all'Akademik Bulteks 99 Plovdiv e già a febbraio tornare a vestire i colori del Lukoil Academic Sofia che hanno chiuso il campionato con il titolo di campioni di Bulgaria. L'anno seguente ha invece iniziato la stagione restando al Lukoil Academic Sofia, per fare quindi il percorso inverso tornando nel gennaio 2018 all'Akademik Bulteks 99 Plovdiv fino al termine dell'annata.

A partire dal 2018-2019 è stato un giocatore del Balkan Botevgrad. A livello di squadra, oltre ad aver vinto i campionati bulgari 2018-19, 2021-22 e 2022-23, con i biancoverdi ha anche raggiunto in campo europeo i quarti di finale della FIBA Europe Cup 2020-2021. Questa sua parentesi pluriennale presso il club è stata interrotta nella stagione 2024-2025, quando Dimitrov ha disputato la seconda serie spagnola con i colori del Palencia seppur con un minutaggio medio di 13,2 minuti a partita. A seguito di quest'annata è tornato nuovamente al Balkan Botevgrad, con cui ha vinto il titolo 2025-2026 giocando 22,4 minuti di media e mettendo a referto 10,3 punti e 4,4 rimbalzi.

Nazionale Dopo aver fatto parte delle principali nazionali giovanili bulgare, il 10 agosto 2014 ha fatto il suo esordio in nazionale maggiore. Nell'estate 2022 è stato incluso tra i dodici convocati del CT Rosen Barčovski per gli Europei di quell'anno, manifestazione in cui Dimitrov ha segnato 4,6 punti a partita in cinque presenze.

Palmarès

Akademik Sofia: 2015-16, 2016-17 Balkan Botevgrad: 2018-19, 2021-22, 2022-23, 2025-26

Note

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