W 2012 roku, na Letnich Igrzyskach Paraolimpijskich w Londynie, zdobył złoty medal w
rzucał kijem, pobił rekord świata i stał się pierwszym złotym medalistą paraolimpijskim dla Serbii. Na Letnich Igrzyskach Paraolimpijskich 2016 Dimitrijević zdobył kolejny złoty medal w tym samym wydarzeniu z nowym rekordem świata (29,96 m).