Han deltok på 60 meter ved EM i friidrett innendørs 2015 i Praha. Han satte personlig rekord på 6,65 i innledningsheatet, men ble slått ut i semifinalen der han løp på 6,66 og fikk 11. beste tid der. I juni deltok han ved Lag-EM i friidrett 2015, der Bulgaria deltok i Second League. Her vant han både 100 meter og 200 meter. 100 meter løp han på 10,34, og på 200 meter satte han personlig rekord på 21,38. I tillegg kom Bulgaria på 3.-plass på 4 x 100 meter. Dimitrov var dermed en sterk bidragsyter til at Bulgaria kom på 2.-plass i lagkonkurransen, og rykket opp til First League.