В июне 1943 года полковник Дмитриев был назначен на должность заместителя начальника штаба по вспомогательным пунктам управления 23-й армии, а в декабре того же года — на должность начальника штаба 117-го стрелкового корпуса, который принимал участие в ходе Ленинградско-Новгородской, Нарвской, Таллинской, Выборгской, Сандомирско-Силезской и Верхнесилезской наступательных операций.