2012 m. Londone vykusiose vasaros paralimpinėse žaidynėse jis laimėjo aukso medalį kamuoliu metime, sulaužė pasaulio rekordą ir tapo pirmuoju Serbijos paralimpinės žaidynės aukso medalininku. 2016 m. Vasaros paralimpinėse žaidynėse
, Dimitrijević laimėjo dar vieną aukso medalį toje pačioje varžybose ir užėmė naują pasaulio rekordą (29,96 m).