In varsta de 24 de ani, Dimitrov evolueaza pe postul de fundas central.
Acesta si-a petrecut cea mai mare parte a carierei in tara natala, evoluand pentru Botev Plovdiv (72 meciuri) si Montana (13 meciuri).
Din februarie 2020 noul jucator al celor de la CFR Cluj a fost legitimat la formatia croata Hajduk Split, pentru care a jucat in 45 de meciuri si a marcat trei goluri.
Dimitrov a adunat 14 selectii in prima reprezentativa a Bulgariei.
