След нападението на Германия над СССР Операция „Барбароса“, и началото на Германо-съветската война, ЦК на БРП (к) обявва курс на въоръжена борба. Към ОК на БРП (к) е създадена военна комисия с ръководител Димо Дичев и членове Ангел Цанев и Руси Христозов. През юли 1941 Дичев е привлечен за член на Централната военна комисия към ЦК на БРП (к) под ръководството на Антон Югов. През 1941 г. е интерниран в Кръсто поле и Гонда вода. На следващата година бяга и става пълномощник на Централния комитет на БРП (к) за Враца и областта. Партизанин от Партизански отряд „Гаврил Генов“. Политкомисар на Дванадесета Врачанска въстаническа оперативна зона (1943 – 1944). Изпратен е в Сърбия да търси оръжие и боеприпаси, като с този цел установява контакти с ЮНОА. На 2 септември 1944 района на Добро поле Димо Дичев, Щерю Атанасов, Иван Винаров, Денчо Знеполски, Димитър Гилин, Боян Михнев, Петко Кацаров, Евтим Рангелов, Илия Денев и др. решеват да сформират Първа българска партизанска дивизия с три бригади и с командир Славчо Трънски, но той е ранен и затова Димо Дичев става временен командир на т. нар.Софийска народоосвободителна дивизия.