Регалии: Заслуженный мастер спорта; серебряный призер Олимпийских игр (2012) в индивидуальном первенстве; 4-кратная чемпионка мира (2009, 2010 - 2 медали, 2011) в командном первенстве (трижды) и упражнениях с лентой; серебряный призер чемпионата мира (2010) в упражнениях с мячом; чемпионка Европы (2011) в командном первенстве; бронзовый призер чемпионата Европы (2011) в упражнениях с мячом; чемпионка и 2-кратный серебряный призер Универсиады (2011).
Родилась 22 июня 1993 года в Иркутске (Россия).
Дарья попала на Олимпиаду в Лондон в последний момент. Когда Игры уже начались, а до старта соревнований по художественной гимнастике оставались считанные дни, главный тренер команды Ирина Винер объявила о замене - вместо получившей небольшую травму Александры Меркуловой в Лондон отправилась Дарья Дмитриева.
Доверие тренера Дарья оправдала - стала серебряным призером в индивидуальном многоборье (на Олимпийских играх в художественной гимнастике не разыгрываются медали в отдельных упражнениях). Золото же, уже второе по счету, досталось Евгении Канаевой.
В феврале 2013 года Дарья перенесла операцию на голеностопном суставе. Восстановление проходило очень медленно, а в сентябре 2013 года Дмитриева и ее тренер Ольга Буянова сообщили о завершении карьеры гимнастки.
В мае 2015 года стало известно, что предложение руки и сердца Дарье сделал российский хоккеист Александр Радулов.