Родился в 1834 г., воспитанник 2-го кадетского корпуса, выпущен 13 августа 1852 г. прапорщиком во 2-ю артиллерийскую бригаду; с ней Дмитровский принимал участие в обороне Севастополя и за боевые отличия получил чин подпоручика, ордена святой Анны 4-й степени (1854 г.) и 3-й степени с мечами и бантом (1855 г.). Затем Дмитровский отправился на Кавказ, где в течение двух лет (1856—1857) сражался против горцев и был награждён орденом св. Станислава 2-й степени с мечами. В 1857 г. Дмитровский поступил в Николаевскую академию Генерального штаба, которую окончил в 1859 г., и, переведённый в Генеральный штаб, отправился в Туркестан, где находясь в должности начальника штаба отряда Н. Н. Головачёва, принял участие в покорении Бухары и получил чин полковника в 1868 г. и в 1869 г. — орден св. Владимира 4-й степени с мечами и бантом и золотое оружие с надписью «за храбрость» (за бой на Зерабулакских высотах). В 1871 г. Дмитровский получил в командование 6-й гренадёрский Таврический полк, а с началом русско-турецкой войны 1877—1878 гг. был назначен начальником штаба 8-го армейского корпуса, участвовал в переправе через Дунай у Зимницы. Явившись на этом посту ближайшим помощником генерала Радецкого, Дмитровский тесно связал с ним свое имя при обороне Шипки и был награждён чином генерал-майора (15 июня 1877 г.), орденами св. Станислава 1-й степени с мечами (1877 г.), св. Анны 1-й степени с мечами (1878 г.) и св. Владимира 2-й степени с мечами (1879 г.), а также Черногорской золотой медалью «За храбрость» (1879 г.); 31 января 1878 г. был удостоен ордена св. Георгия 4-й степени:
По окончании войны Дмитровский командовал сперва 2-й стрелковой бригадой (1880—1886), затем 17-й пехотной дивизией (1886—1891) и 20-м армейским корпусом (1891—1892). В 1892 г. он был назначен членом Александровского комитета о раненых.
Умер 12 апреля 1902 г., похоронен в Санкт-Петербурге на Смоленском православном кладбище.
По отзыву В. В. Верещагина, это был «нервный, работящий человек, страстно преданный военному делу; хладнокровный в бою, спокойно рассудительный в минуты опасности, Дмитровский в мирное время был ворчлив, горяч и резок, особенно когда замечал плац-парадные стремления и отступления от требований в пользу маневренных заданий. Прямой и не искавший почестей, он ни перед кем не стеснялся говорить правду, подчас резко и несдержанно. Войска его любили, чуя в нем истинного боевого вождя и от сердца заботливого о них начальника».
