[2][4] En 1958 luego de que la URSS se uniera a la International Tennis Federation, Dmítrieva pasó a formar parte de la delegación participante en Wimbledon Championships, donde fue finalista en la categoría júnior.
En los torneos de Grand Slam sería semifinalista en dobles en Wimbledon en 1963 junto a Judy Tegart; donde perdieron ante Maria Bueno y Darlene Hard, quienes al final ganaron en torneo en ese año.
Dmítrieva logró clasificar dos veces a los cuartos de final en dobles (1960 y 1967) y en dobles mixtos en 1967 junto a Alexander Metreveli donde jugaron el partido más largo de la historia del torneo ante Bueno y Ken Fletcher.
Dmítrieva también clasificó a los cuartos de final en el Torneo Roland Garros en 1968.
Sería comentarista de deportes en la TV por primera vez en 1976 junto a Alex Metreveli.