ב-29 ביולי 2011 הוקמה ועדה מיוחדת לענייני כוח אדם בארגוני אכיפת החוק (משטרה, ועדת החקירות, פסק"ן, פס"ב, פסי"ן, פסא"ו, סו"ר, פסק"א) האחראית על מינוי קצינים וסוכנים חדשים לסוכנויות האכיפה הפדרליות ברוסיה, לאחר שהוועדה עסקה תחילה בהכשרתם המחודשת של שוטרי רוסיה, לקראת החלת הרפורמה המשטרתית. הוועדה הוקמה כצעד משלים לקראת השלמת הרפורמה במשטרה, שבסיכומה עברו הכשרה מחודשת כמיליון שוטרים, 183,000 שוטרים פוטרו על ידי הנשיא, וכוח האדם במשטרה קוצץ ב-22%.
ביטול שעון החורף ואזורי הזמן.
ב-26 במרץ 2011 הורה מדבדב בצו נשיאותי כי רוסיה עוברת בלילה שבין יום שבת (ה-27 בחודש) לראשון לשעון קיץ ובאוקטובר אותה שנה לא יוחלף השעון לשעון חורף. הצעד אמור הלכה למעשה להאריך את שעות האור ביום בין 7% ל-17%, בהתאם לאזור הגאוגרפי. את הצעד הזה נימקו בקרמלין בכך שלתושבים לוקח זמן להתרגל לחילוף השעונים וכי בשעות שבהן מוחלף השעות קיים לחץ מיותר ונרשמת עלייה משמעותית בצריכת החשמל. משום כך הוחלט להשאיר את שעון הקיץ לתמיד. במרץ 2010 החליט לבטל שני אזורי זמן ברוסיה באזור סיביר כדי לצמצם את הפער בין המקומות, דבר שהביא לתגובות חיוביות וביקורתיות נגדו.
השינויים בתעופה האזרחית ברוסיה.
בעקבות התרסקות טיסת RA-42434 בספטמבר 2011, קיים מדבדב פגישה מיוחדת עם אנשי משרד התחבורה הרוסי וראשי הסוכנות הפדרלית לתחבורה אווירית (Федеральное агентство воздушного транспорта — Росавиация), האחראית למענק רישיונות תפעול לחברות תעופה. הנשיא הבהיר כי האנרכיה השוררת בתחבורה האווירית בשלטון המקומי היא בלתי-אפשרית ותבע לבצע שורת פעולות לקיצוץ במספר חברות התעופה המורשות לפעול ולהידוק והגברת תקני הבטיחות בנושא.
כמה ימים לאחר מכן, הסוכנות הפדרלית לתחבורה אווירית ביטלה רישיונות תפעול לשלוש חברות תעופה מקומיות, בדרך להפסקת פעולותיהן של 27 חברות תעופה נוספות. במסגרת השינויים הללו בתחום התעופה האזרחית ברוסיה הוחלט לקרקע את כל מטוסי היאק-42 ומטוסי הטופולב Tu-134 שהשימוש בהם היה אמור להיפסק עד ינואר 2012.
לקראת הבחירות לפרלמנט והבחירות לנשיאות.
רשמית, המירוץ לבחירות הנשיאותיות ב-2012 החל כשנה קודם, עוד באפריל 2011 כשהחלו לצוץ שמועות בנוגע לאפשרות כי מדבדב לא ירוץ לכהונה שנייה כנשיא, למרות טענותיו של עוזר הנשיא ארקדי דבורקוביץ', שטען כי הנשיא הביע את רצונו ללכת בדרכי קודמיו שנבחרו לכהונה שנייה רצופה.
ב-24 בספטמבר 2011 הצהיר מדבדב רשמית, במהלך הקונגרס ה-12 של רוסיה המאוחדת, על תמיכתו בולדימיר פוטין כמועמד מטעם מפלגת רוסיה המאוחדת לתפקיד נשיא רוסיה, כאשר פוטין מצדו הודיע כי ימנה את מדבדב לראש הממשלה. במסגרת הקונגרס מונה מדבדב לעמוד בראש הרשימה הפדרלית לבחירות הפרלמנטריות בדצמבר 2011. כתוצאה מהמהלך, הכריז שר האוצר הרוסי, אלכסיי קודרין כי יסרב לכהן בממשלה בראשותו של מדבדב וכעבור יומיים חתם מדבדב על צו לפיטוריו של שר האוצר, לאחר שזה האחרון כיהן במשך 11 שנים כשר. קודרין היה לשר הפדרלי הראשון שמדבדב פיטר במשך כל זמן כהונתו כנשיא.
באוקטובר 2011 נפגש מדבדב עם תומכי מפלגת רוסיה המאוחדת ונרשם בוועדת הבחירות המרכזית של רוסיה כמנהיג הרשימה הפדרלית של רוסיה המאוחדת לבחירות הפרלמנטריות והחל לקדם את רעיון הקמתה של ממשלה רחבה שתקיים קשר רציף עם הציבור.
ראש הממשלה.
קדנציה ראשונה.
ב-8 במאי 2012 מונה מדבדב לראש הממשלה, לאחר שמינויו אושר בפרלמנט ברוב של 66,4 אחוזים מהקולות. לאחר מינויו לראש ממשלה הוא היה לאיש הראשון מהאדמיניסטרציה הנשיאותית שהפך לראש ממשלה. כשבוע לאחר מינויו השתתף בפסגת ה-G-8 בקמפ דייוויד, ארצות הברית במקום פוטין והיה לראש הממשלה הראשון שייצג את רוסיה בפסגת המדינות המתועשות. לאחר מכן מונה רשמית ליו"ר מפלגת רוסיה המאוחדת.
בשנה הראשונה לכהונתו כראש ממשלה הגיש לפרלמנט הצעת חקיקה נגד עישון במקומות ציבוריים ברוסיה, העלאת המס על מוצרי אלכוהול וענישה מחמירה נגד נהגים שיכורים. הוא ספג ביקורת רבה על חוסר התנגדותו לחקיקה כנגד הומוסקסואלים ברוסיה. ב-2013 הוסיף לביקורת נגדו משהגיש הצעת חוק לפיה מחיר אגרת הגירושין יהיה גבוה יותר ממשכורת ממוצעת כדי למנוע גירושין. במהלך התדרדרות ההפגנות באוקראינה לכדי מהומות אלימות, התבטא באומרו כי "רוסיה יכולה לנהל יחסים רק עם שלטון לגיטימי ויעיל, הנהגה שהעם לא מנגב עליה את הרגליים כמו על שטיח".
במאי 2015 חתם מדבדב עם נשיא סין שי ג'ינפינג על הסכם בינלאומי ראשון לאי-לוחמה בסייבר במסגרתו הוסכם על שיתוף פעולה בסייבר הכולל אמנה לאי-תקיפה הדדית, שיתוף טכנולוגיות ומידע בין סוכנויות אכיפת חוק ותיאום עמדות בסביבה הבינלאומית. בנובמבר 2016 ביקר לראשונה בישראל. בשנת 2016 נערכו הבחירות לדומה הממלכתית. מפלגתו של דמיטרי מדבדב, רוסיה המאוחדת, זכתה במירב המושבים ושמרה על כוחה בתור מפלגת השלטון, חרף סימנים לירידה בפופולריות של המפלגה בבחירות המחוזיות.
במרץ 2017 נאלץ להתמודד מול ביקורת הולכת וגוברת נגדו בדבר טענות על שחיתות וצבירת הון עתק ונכסים בניגוד לחוק, ביקורת שהבשילה לכדי מחאה והפגנות של ארגוני האופוזיציה נגדו.
קדנציה שנייה.
ב-8 במאי 2018 מונה לראשות הממשלה שוב והחל קדנציה שנייה כראש ממשלה והיה לראש ממשלת רוסיה שמכהן בתקופה הארוכה ביותר בתפקיד (כ-8 שנים).
בממשלתו השנייה יזם את פיצול משרד ההשכלה והמדעים למשרד החינוך ומשרד המדע וההשכלה הגבוהה. בנוסף, חיזק את מעמדו של שר האוצר אנטון סילואנוב ומינה אותו לסגן ראשון לראש הממשלה ומינה 9 שרים חדשים. ביוני 2018 הודיע על החלטת הממשלה להעלות את גיל הפרישה על מנת להגדיל את תקציבי הפנסיה והעלאת המע"מ, על מנת להגדיל את קופת המדינה.
בינואר 2020 בעקבות נאום מצב האומה של פוטין, הודיעה ממשלתו על התפטרותה וזו הפכה לממשלת מעבר עד להקמת ממשלת מישוסטין.
לאחר התפטרות הממשלה.
בינואר 2020, עם התפטרות הממשלה, נשיא רוסיה פוטין הציע ליצור משרה חדשה, סגן יושב ראש המועצה לביטחון לאומי ולמנות את מדבדב לתפקיד כאחראי מטעם הנשיא על ענייני הגנה וביטחון במועצה. לאחר התפטרותו שמר על תפקידו כמנהיג מפלגת השלטון רוסיה המאוחדת.
ב-16 בינואר 2020 מונה רשמית לתפקיד סגן יושב ראש מועצת הביטחון של רוסיה. במרץ אותה שנה החל לקדם עבודות תיאום ממשלתיות לפריסת 5G ברחבי רוסיה. באוקטובר 2020 הוא מונה לעמוד בראש הוועדה הבין-משרדית לענייני יצירת מערכות לאומיות להגנה מנגיפים חדשים, שכפופה למועצת הביטחון, זאת על רקע המאבק במגפת הקורונה ברוסיה.
במרץ 2021 נכלל כחבר מן המניין במועצה הנשיאותית למדע והשכלה. ב־4 בדצמבר 2021, במהלך קונגרס המפלגה, נבחר לקדנציה נוספת כיושב ראש מפלגת רוסיה המאוחדת.
חייו האישיים.
מדבדב מציג את עצמו לעיתים קרובות כחובב מושבע של הארד רוק, המקשיב לשירי הלהקות בלאק סבאת', לד זפלין ודיפ פרפל. הוא אספן של תקליטי ויניל, ונאמר שאסף את כל התקליטים של הלהקה דיפ פרפל. כנער הקליט עותקים רבים של שירי הלהקה, אף על פי שהייתה ברשימה השחורה (האסורה) של ברית המועצות. בצעירותו עסק בצילום, וכן הצטיין באתלטיקה כבדה - בהרמת משקולות. כעת הוא מקדיש מזמנו לתרגילי יוגה ושחייה. נוסף לכך ידוע מדבדב כמי שנוטה להשתמש במוצרי אפל. כך למשל, הוא היה האזרח הרוסי הראשון שעשה שימוש באייפון עוד לפני שהמוצר הוצב בכלל למכירה ברוסיה, כך גם עם אייפד, ב-2010 היה מדבדב האזרח הרוסי הראשון שברשותו מכשיר זה. בווידאו בלוגים שהנשיא שחרר לציבור התברר גם כי הנשיא מחזיק ברשותו מחשב מקינטוש נייד מדגם מקבוק פרו מתוצרת אפל.
מדבדב רשום באתר Odnoklassniki.ru והוא בעל חשבון טוויטר. נוסף לכך, מדבדב הוא הנשיא הרוסי הראשון שפתח וידאו-בלוג שמאפשר לשמור על קשר עם הציבור. ב-livejournal - עיתון מקוון פופולרי ברוסית, שהנשיא פתח בו בלוג המאפשר לקוראיו להשאיר תגובות ופרשנויות. הוא פתח גם חשבון פייסבוק וידוע גם כאוהד מושבע של קבוצת הכדורגל זניט סנקט פטרבורג.
מדבדב חובב צילום מגיל צעיר, ברשותו כמה מצלמות, והוא אף השתתף בכמה תערוכות לצילום. את חיבתו לצילום הגדיר פעם כך: "כמובן, אני מאוד אוהב לצלם אנשים. אבל בשבילי, לצלם אנשים זה לא כל כך קל. בגלל העבודה שלי זה יהיה ממש מוזר אם ארוץ עם מצלמה כדי לצלם מישהו. חוששני שאנשים פשוט לא יבינו אותי."
מדבדב מחזיק בשתי דירות במוסקבה, האחת ברח' מינסק, השנייה ברח' טיכווין, אולם משפחת מדבדב מבלה את זמנה במעון הנשיאותי שבמחוז מוסקבה, מעון גורקי-9, שהיה בעבר מעונו של בוריס ילצין. ברשותו של מדבדב חתול סיבירי בשם דורופיי.
בני משפחתו.
בדצמבר 1993 נישא מדבדב בסנקט פטרבורג לסבטלנה ליניק, חברתו מימי בית הספר. אשתו היא כלכלנית במקצועה, ונושאת משרה רמה בארגון הציבורי הלאומי למדידות במוסקבה (המקבילה הרוסית למכון התקנים הישראלי), היא בוגרת המכון הלנינגרדי לכלכלה. כמו כן היא פעילה בפעילויות נדבנות ומנהלת תוכנית לחינוך רוחני לדור החדש בחסות הכנסייה האורתודוקסית הרוסית.
לזוג בן משותף, איליה (Илья Дмитриевич Медведев, נולד ב-3 באוגוסט 1995 בסנקט פטרבורג). הוא סיים את לימודיו בתיכון והחל משנת 2012 למד באוניברסיטה ליחסים בינלאומיים במוסקבה.
עסקיו.