Rođen je 1974. Po struci je lekar specijalista rendgenolog.
Na lokalnoj političkoj sceni pojavio 2001. godine kao član DSS, sa čije je liste izabran za predsednika Skupštine 2004. godine.
Uoči lokalnih izbora 2008. prelazi u DS, a iste godine izabran je za većnika.
U decembru 2011. posle ostavke tadašnjeg predsednika opštine Veselina Veličkova (DS), Dimitrov izabran za prvog čoveka opštine.
Nakon majskih izbora 2012. na kojima je DS osvojio 13 od 29 mandata, Dimitrov je ponovo izabran za predsednika opštine, uz podršku SPS i GG Pravda i solidarnost.
Posle istupanja osam odbornika i njihovog prelaska u „Zajedno za Srbiju“ u aprilu 2013. godine došlo je do prekomponovanja većine, pa je Dimitrov podneo ostavku na sednici Skupštine, a na njegovo mesto izabran je Nebojša Ivanov (DPB-URS).
Zaposlen je u Domu zdravlja Dimitrovgrad.
Za v.d. predsednika Opštinskog odbora DS izabran je u martu 2013. Maja 2013. Vladica Dimitrov iz Dimitrovgrada bio je istovremeno predsednik opštinskih odbora Demokratske stranke i Srpske napredne stranke.
Za narodnog poslanika, kao kandidat SNS-a, izabran je na vanrednim parlamentarnim izborima 2014. godine. Član je odbora za ljudska i manjinska prava i ravnopravnost polova i Odbora za zdravlje i porodicu.
Oženjen, otac dečaka i devojčice.