En el año 2010, Dmítrieva fue también representante de la selección rusa. Tuvo un gran año ganando la medalla de plata en la clasificación general de la Copa del mundo 2010 celebrada en San Petersburgo y quedando por delante de su compañera Daria Kondakova. También ganó otras dos medallas de plata en aro y cuerda, quedando detrás de Yevguenia Kanáyeva. En el Campeonato Mundial de Gimnasia Rítmica de Moscú ayudó a su selección a conseguir la medalla de oro en la competición por equipos y se clasificó para la final individual de pelota y cinta. Gana la medalla de oro en cinta (28.825) y la medalla de plata en pelota (quedó solo 0.050 puntos por debajo del oro de Yevguenia Kanáyeva).