Ai XX Giochi olimpici invernali di , sua unica partecipazione olimpica, è stato il vincitore della medaglia d'oro nella 15+15 km a inseguimento e della medaglia d'argento nella 50 km a tecnica libera. Entrambe le gare si sono risolte allo sprint: nella prima gara Dement'ev ha preceduto sul traguardo il norvegese Frode Estil e l'italiano Pietro Piller Cottrer, mentre al termine della 50 km è stato battuto nello sprint finale dall'italiano Giorgio Di Centa per 8 decimi di secondo e ha preceduto di un decimo l'austriaco Michail Botvinov. Nella staffetta è stato sesto.