Dmitrijew fand eine neue Partnerin in Oxana Kasakowa. Mit ihr wurde er 1996 in Sofia Europameister und 1998 in Mailand Vize-Europameister. Ihre einzige Weltmeisterschaftsmedaille gewannen sie mit Bronze 1997 in Lausanne. Der größte Erfolg des Paares Dmitrijew und Kasakowa war aber der Olympiasieg 1998 in Nagano vor ihren favorisierten Landsleuten Jelena Bereschnaja und Anton Sicharulidse. Damit ist Dmitrijew der bisher einzige Mann, der mit zwei unterschiedlichen Partnerinnen Paarlauf-Olympiasieger wurde. 1998 beendete das Paar seine Amateurlaufbahn.