Регалии: серебряный призер чемпионата Европы (1988); 2-кратный чемпион СССР (1984, 1991); чемпион России (1997); обладатель Кубка СССР (1991); обладатель Кубка России (1998).
Родился 19 марта 1964 года в Ленинграде (Россия).
Нападающий. Выступал за ленинградские «Динамо» и «Зенит», московские «Динамо», «Спартак» и ЦСКА. Играл в чемпионатах Испании, Австрии, Израиля, Швейцарии и Германии. Завершал карьеру в России. Работал тренером, в том числе в «Зените» (Санкт-Петербург).
Наиболее яркое воспоминание о проведенных в качества игрока годах - матч в июле 1984 года против тбилисского «Динамо». Дмитриев вышел на замену за полчаса до окончания игры при счете 0:0, и тут «Зенит» пропустил два подряд мяча. Молодой форвард завелся и ответил дублем на 82 и 84 минутах, а в самой концовке Клеменьев поставил победную точку - 3:2 в пользу «Зенита».
Сергей Дмитриев считал, что именно эта волевая победа, позволившая команде выйти на первое место, вдохнула в игроков уверенность в том, что им по плечу выиграть чемпионское звание. Так оно и случилось.
За сборную Советского Союза провел 6 матчей (1 гол). Входил в состав команды на Евро-1988, где подопечные Валерия Лобановского завоевали серебро. Однако на поле не выходил.
В последние годы страдал от тяжелого онкологического заболевания. Скончался 22 декабря 2022 года.