2012 Londonis toimunud Paraolümpiamängudel võitis ta kuldmedali keeraheitmises, lõi maailma rekordi ja sai Serbia esimeseks paraolümpiamedaali võitjaks. 2016. aasta Paraolümpiamängudel
, Dimitrijević võitis uue maailmarekordiga (29,96 m) veel ühe kuldmedali.