Дима родился 7 августа 2001 года в небольшом купеческом городе Мариинский Посад Чувашской Республики, на правом берегу Волги.

После школы поступил в Мариинско-Посадский филиал Поволжского государственного технологического университета на специальность «Пожарная безопасность». Классный руководитель Татьяна Ниловна Самылова вспоминала: «Дима был активен в общественной жизни, обладал артистическими данными и был спортсменом. Не раз становился победителем и призёром на лыжных гонках, очень любил КВН, сам готовил выступления. На любую просьбу о помощи всегда отвечал: „Сделаем, не переживайте!“». Однажды она обратилась к его маме по учебным вопросам. На следующий день Дима обиделся: «Мне 18 лет, я сам за себя отвечаю, зачем Вы маму мою расстраиваете?» — но долго сердиться не умел и уже через день вернулся с обаятельной улыбкой.

После окончания техникума, в июле 2021 года, Диму призвали в армию. Он прибыл в 90-ю гвардейскую танковую дивизию в Чебаркуль. Первое впечатление было: «Мам, ну танки — это совсем не моё». Но уже в октябре он заключил контракт с Минобороны. Мечта сбылась — Дима стал военным разведчиком.

В феврале 2022 года в составе 239-го танкового полка 90-й гвардейской дивизии принял участие в СВО. В июне получил минно-осколочное ранение правого глаза. Лечился в госпиталях Луганска и Ростова-на-Дону. В октябре со словами «Кто если не мы» вернулся в строй. В ноябре ему присвоили звание младшего сержанта и назначили командиром разведывательного отделения.

Сослуживец Владислав рассказывал: «Димка „Птица“ — первый в полку профессионал по дронам. Каждое утро в 6 часов свою „птичку“ в полёт отправлял, а мы ругали его: „Птица, дай поспать!“». Командир 239-го танкового полка, гвардии полковник, Герой России Иван Александрович Шихт сказал:

«Дима — верный солдат России-матушки. Человек с большим уважением. В ранние годы завоевал авторитет среди товарищей. Всегда делился опытом, мог научить командиров новым требованиям СВО».

1 февраля 2023 года в составе штурмового отряда на Лиманском направлении младший сержант Дмитриев выехал на спасение раненого бойца. На обратном пути попал под миномётный обстрел. Диму ранило в ногу. Он погиб от обильной кровопотери уже в вертолёте по дороге в госпиталь.

Когда пришла весть о гибели Димы, рыдал весь небольшой городок — ведь его знали все. Тогда вспомнили видео с выпускного в детском саду, где на вопрос «Кем ты хочешь стать?» Дима ответил: «Я хочу быть воином».

Награды:

• Медаль Жукова (12.02.2022);
• Благодарность Верховного главнокомандующего (03.09.2022);
• Орден Мужества (посмертно, 16.03.2023).

В память о Диме «Птице» в его родном детском саду провели шашечный турнир. Старший брат Александр дважды организовывал в Мариинском Посаде детский футбольный турнир в память о брате.

Поэт Юрий Резаев написал стихотворение «Божья Птица», а поэтесса из его города Евгения Галкина посвятила ему стихотворение «Сын города». Дима прожил короткую, но яркую, запоминающуюся жизнь.

Похоронен в родном Мариинском Посаде.