Дмитриев беше първият мъжки кънкьор, спечелил два пъти състезанието по двойки с различни партньори. Той спечели титлата с Наталия Мишкутионок на Зимните олимпийски игри през 1992 година, като спечели и титлата през 1998 с Оксана Казакова.
Дмитриев беше и двукратен световен шампион и трикратен европейски шампион.
След като се оттегли от спорта, той се състезаваше в професионални световни първенства, а след това и в ледени шоута, съобщи федерацията. След завръщането си в Русия, Дмитриев става треньор. Работи в Москва, а през последните години тренира двойки в Санкт Петербург.