На Светском првенству 1994. године, Думитреску је наступио у свих пет утакмица које је његов тим играо. Био је кључни играч у изненађењу Румуније и победи од 3:2 над претходним финалистом Аргентином. Постигао је два гола и асистирао за трећи гол. Ова победа је омогућила Румунији да игра у четвртфиналу; први пут за румунску репрезентацију. Думитреску је учествовао још на Европском првенству 1996. године и на Светском првенству 1998. године у Француској.