En els Jocs Paralímpics d'estiu de 2012 celebrats a Londres, va guanyar la medalla d'or en el llançament de pals.
, va batre un rècord mundial i es va convertir en el primer medallista d'or paralímpic de Sèrbia. Als Jocs Paralímpics d'estiu de 2016, Dimitrijević va guanyar una altra medalla d'or en la mateixa prova amb un nou rècord mundial (29,96 m).