Проявил себя в ходе боёв на Халхин-Голе. За образцовое выполнение заданий командования при разгроме японских войск полк был награждён орденом Ленина, а сам Дмитриев — орденом Красного Знамени. Также указом Малого хурала МНР он был награждён монгольским орденом Боевого Красного Знамени.