1882年6月18日誕生在保加利亞拉多米爾縣科瓦切夫齊村壹個小手工業者家庭。季米特洛夫的父母吃苦耐勞，為人正直。季米特洛夫兄弟姐妹***八人，他們多數都先後走上了革命的道路。
由於家境貧寒，季米特洛夫剛滿12周歲，就被迫離開學校到索非亞壹家很小的印刷廠當學徒工。他酷愛讀書，不僅攻讀歷史、地理、自然科學和文學等各方面的書籍，而且認真閱讀了保加利亞社會民主黨創始人布拉戈耶夫等人的著作和其他進步書刊。他經常在勞累了壹天後又到社會民主黨俱樂部工人夜校聽課。
季米特洛夫很早就投身於工人階級的戰鬥行列。還在1894年底（12歲），他就積極參加了印刷工人的首次罷工。1897年季米特洛夫已經是索非亞印刷工人聯合會的活動分子。當時，盡管季米特洛夫還非常年輕，但為捍衛工人階級的利益，他表現出無所畏懼的革命精神。1900年，季米特洛夫當選為索非亞印刷工會的書記。 1902年，季米特洛夫加入保加利亞社會民主工黨。在入黨時季米特洛夫表示：“我希望做個黨員，是因為我深信工人階級不能靠階級調和的辦法，而只有靠革命的辦法才能從剝削下解放出來”。
1903年，保加利亞社會民主工黨的兩派，即“緊密派”和“廣泛派”在組織上分裂。季米特洛夫堅定地站在“緊密派”壹邊。
1904年7月，季米特洛夫出席社會民主工黨（緊密派）召開的代表大會，並被選為出版委員會委員。8月，在全國工會同盟成立大會上，季米特洛夫被選為中央工人理事會理事。同月23日，他被選為索非亞地方工人理事會書記。
1905年8月，季米特洛夫被選為索非亞黨組織書記和全國工會同盟中央書記。從此，他毫無間斷地擔任全國工會同盟中央書記壹職，直到1923年該同盟被法西斯分子解散時為止。 1909年7月，在黨的第十六次代表大會上，季米特洛夫當選為中央委員。以後直到逝世，他壹直是黨的中央委員。季米特洛夫除積極從事黨的組織和工會工作外，還十分活躍地從事政論工作。他寫了許多小冊子、文章和工人指南，發表在黨和工會的幾乎所有報刊上。季米特洛夫多年擔任《印刷工人報》和《礦工報》的編輯，壹度還擔任過《郵電工人報》的編輯。黨的機關報《工人報》的工會版，主要由他參與編輯。在他的領導下，工會傳播報刊別具壹格，意趣盎然，思想堅定。
在領導本國工人運動的同時，季米特洛夫還密切關註著國際工人運動的發展。1909年12月，季米特洛夫出席了在貝爾格萊德舉行的第壹次巴爾幹社會民主黨代表會議。季米特洛夫根據代表會議精神倡議把巴爾幹各工會組織的活動統壹起來。這直接促成了保加利亞全國工會同盟和塞爾維亞工會的1911年協議。1910年，季米特洛夫被選進國際礦工聯合會執行局。1911年，季米特洛夫代表保加利亞工會同盟出席第七次國際工會代表會議。在會上，他反對國際工會運動中的改良主義路線，頂住了工會國際的壓力，抵制了與改良主義者領導下的工會進行無條件合並的要求。 1913年，季米特洛夫被選為國民議會議員。曾被選為緊密派社會黨議會黨團的書記。1914年，第壹次世界大戰爆發後，保加利亞倒向同盟國。季米特洛夫站在無產階級國際主義立場上，投人了黨發動的所有反戰行動。1914年11月，在為表決補充軍事貸款而召開的國民議會會議上，季米特洛夫代表議會黨團發表講演。他說：我們不願意為那種非但不能保障保加利亞的自由和獨立，反而會喪失這種自由和獨立，會失去整個保加利亞的政策花壹分錢，流壹滴血。
1915年7月，季米特洛夫出席了第二次巴爾幹社會民主黨代表會議。會上，根據他的建議，成立了巴爾幹社會民主黨聯盟。
1917年，俄國十月社會主義革命勝利後，季米特洛夫立即撰文和發表講演歡慶這壹勝利。他指出：“這是國際革命無產階級對資本主義和帝國主義的第壹次勝利，是世界革命的開端。”1918年9月，保加利亞出現革命形勢。在獄中的季米特洛夫建議黨中央發動武裝起義，但未被采納。
1919年5月，作為***產國際領導人的季米特洛夫開始刻苦鉆研列寧的著作，並號召保加利亞全體工人和其他勞動者“聽從列寧的有力召喚，深刻領會列寧的思想”。
1921年，季米特洛夫出席了***產國際第三次代表大會和紅色工會國際成立大會。他被選為巴爾幹工會財務委員會委員、紅色工會國際宣傳委員會委員和中央理事會理事。在莫斯科期間，他會見了列寧。這次會晤給他留下了不可磨滅的印象。1922年，季米特洛夫出席了紅色工會國際第二次代表大會和***產國際第四次代表大會，並當選為紅色工會國際執行局委員。
1923年6月，保加利亞發生法西斯軍事政變。季米特洛夫起初贊同“中立”立場，但不久就認識到錯誤，並同科拉羅夫壹起糾正黨中央的錯誤方針。以後，季米特洛夫受黨的委托參加了由***產黨和農民聯盟代表組成的軍事革命總委員會，領導了保加利亞人民的反法西斯九月起義。九月起義失敗後，由於被法西斯當局缺席判處死刑，季米特洛夫被迫流亡國外。
1923年10月，季米特洛夫同科拉羅夫在維也納成立了保***國外委員會，擔負起黨在國外的領導工作。保***國外委員會出版了黨的機關報《工人報》。季米特洛夫任該報紙編輯，他寫了大量文章闡明黨和反法西斯運動面臨的各種迫切問題。同年12月，季米特洛夫當選為巴爾幹***產主義聯盟主席團書記。他努力使書記處正確發揮作用，促進巴爾幹各國***產黨的鞏固和發展。
1924年，季米特洛夫出席***產國際第五次代表大會和紅色工會國際第三次代表大會，被選為***產國際執委會候補委員和工會國際執行局委員。1925年春，季米特洛夫出席了***產國際執委會第五次擴大全會。會後，季米特洛夫留在***產國際執委會機構中工作。***產國際執委會第六次全會後，在政治書記處下設立了若幹地區書記處。季米特洛夫受托負責波蘭壹波羅的海地區書記處。
從1927年1月起，季米特洛夫直接在保***中央工作。他負責保***中央書記處和巴爾幹***產主義聯盟的工作，以及黨的理論刊物《***產主義旗幟報》的編輯出版。 1929年，季米特洛夫被指定為***產國際執委會西歐局的領導人。30年代初，季米特洛夫積極參與組織了反對戰爭的世界代表大會和群眾性的反戰運動。1933年2月27日，希特勒法西斯制造了震驚世界的“國會縱火案”。3月9日，納粹警察局以“參與縱火”的罪名逮捕了當時正在柏林從事革命活動的季米特洛夫。
1933年9月21日，德國法西斯在六個月的精心策劃後，在萊比錫開庭審訊。季米特洛夫在法庭上嚴厲駁斥了法西斯對***產黨的誣蔑，以無可辯駁的事實揭露了國會縱火案是法西斯精心策劃的陰謀。法西斯頭子戈林以“證人”資格出庭時，被季米特洛夫質問得連自己在法庭的身份都忘了，沖著季米特洛夫吼道：“只要妳離開法庭，我就會把妳抓起來。”素來被法西斯稱為“最幹練的宣傳家”的戈培爾，不但同樣被季米特洛夫駁得啞口無言，而且還承認了納粹黨是“許多恐怖活動的組織者”。季米特洛夫在法庭上反駁中最後說，“歷史的車輪在轉動……它現在和將來都在轉動，直到***產主義的徹底勝利！”
季米特洛夫在法西斯法庭上的英勇表現，為全世界***產黨人樹立了同法西斯頑強鬥爭的光輝榜樣。他揭穿了“國會縱火案”的大騙局，捍衛了保加利亞人民的尊嚴和國際***產主義運動，在人民中引起了廣泛的反響，當時曾有人說，如果世界上有什麽英雄的話，季米特洛夫就是英雄。在世界各國反法西斯力量的強大壓力下，德國法西斯政府被迫將季米特洛夫釋放。
1934年2月27日，季米特洛夫來到莫斯科。4月29日，他當選為***產國際執委會政治書記處書記、***產國際政治委員會委員和中歐地區局領導。5月23日，他被吸收為***產國際執委會主席團成員。這時，季米特洛夫作為***產國際政治書記處深孚眾望的成員，實際上領導著***產國際。
1935年7、8月間，***產國際第七次代表大會召開。季米特洛夫在會上做了題為《法西斯的進攻與***產國際為工人階級的反法西斯統壹而鬥爭的任務》的著名報告，並就大會的討論做了題為《為工人階級的反法西斯主義的統壹而鬥爭》的總結發言：他在報告和發言中強調，法西斯主義不是“超然於無產階級和資產階級之上的壹種國家政權形式”，而是“最反動、最主張民族沙文主義、最抱帝國主義野心的財政資本的公開的恐怖專政”。他指出，在法西斯進攻面前，資本主義國家的勞動群眾當前的主要任務並不是選擇“無產階級專政或資產階級專政，而是資產階級民主制或法西斯主義”。他反復指出，要反對資本的進攻和反對法西斯，必須以“保衛工人階級經濟和政治的當前利益”為出發點，正確處理***產黨同社會民主黨的關系，實現工會的統壹，建立起工人統壹戰線。並在此基礎上“建立廣泛的反法西斯的人民陣線”。季米特洛夫在***產國際第七次代表大會的報告和總結發言，及時有效地指導了***產國際和各國***產黨實行策略上的轉變，極大地推動了世界人民的反法西斯鬥爭。在這次代表大會上，季米特洛夫當選為***產國際執委會總書記。 季米特洛夫擔任***產國際執委會總書記後，大力改進了***產國際的領導工作：解散了地區局，取消了向各黨派全權代表和教導員的制度，精簡了***產國際執委會的機構；加強了同各國黨中央的聯系。
1936年7月，西班牙發生佛朗哥反革命叛亂。佛朗哥得到德、意法西斯的武器、軍事專家和軍隊的支持。在季米特洛夫的倡議和組織下，三萬五千名來自蘇、法、德、英、中國等54個國家的***產黨員和誌願人員來到西班牙，組成“國際縱隊”和西班牙人民並肩戰鬥，抗擊法西斯叛亂分子和德、意武器幹涉者。
季米特洛夫也十分關心中國人民的抗日戰爭。他稱頌中國抗日民族統壹戰線是在當時條件下團結中國人民的壹切力量，反對日本帝國主義的“最好辦法”；贊揚中國***產黨“已經成為***產國際最好的支部之壹”。
第二次世界大戰爆發之初，季米特洛夫曾經片面強調戰爭的帝國主義性質，而忽視了反法西斯的壹面。但是，隨著國際形勢的變化，特別是1941年6月希特勒德國入侵蘇聯後，季米特洛夫就克服了原先的片面評價，重視戰爭的反法西斯性質，號召各國***產黨組織大規模反法西斯的民族解放鬥爭和抵抗運動。
1943年6月，***產國際在完成其歷史使命後自行解散。季米特洛夫直接領導了***產國際自行解散的全部工作和解散後的善後工作。 在***產國際解散後，季米特洛夫把自己的工作重心放在領導保加利亞人民的抵抗運動上。1944年9月9日，保加利亞工人黨和祖國陣線在首都索非亞等中心城市組織了勝利的武裝起義，推翻了君主法西斯專政，成立了祖國陣線政府。1945年11月4日，季米特洛夫回到了闊別22年之久的祖國。他先後主持召開了保加利亞工人黨的九中和十中全會；他親自領導改組了軍隊；根據他的提議，對部長會議和各部的結構及工作做了變動；在他的直接參與下，制定了壹系列對於鞏固人民民主政權的經濟和政治基礎起決定作用的重要法律；他提出了消滅君主政體和選舉大國民議會的任務。
1946年9月，保加利亞舉行全民投票，廢除了君主制，宣布人民***和國的誕生。11月，季米特洛夫出任***和國第壹任總理。1947年12月，大國民議會通過了季米特洛夫親自主持制定的保加利亞人民***和國憲法。
1948年12月，季米特洛夫在保加利亞工人黨第五次代表大會上代表黨中央作了政治報告。在報告中，季米特洛夫總結了黨走過的英勇道路及取得的成績；闡述了保加利亞人民民主制度的性質，認為它是無產階級專政的特殊形式；規劃了保加利亞人民建設社會主義的基本任務。在五大上黨改名為保加利亞***產黨，大會壹致選舉季米特洛夫為保加利亞***產黨中央總書記。 二戰之後斯大林的計劃是，派出像季米特洛夫這樣的代理人，把他在雅爾塔會議上分得的地盤——整個東歐納入蘇聯體系。但他萬萬沒想到，受自己庇護多年的季米特洛夫並沒按照莫斯科的意旨行事，而是想要在東歐建立壹個與蘇聯分庭抗禮的社會主義國家聯盟。 季米特洛夫的這個想法由來已久，他也找到了壹個堅定的盟友——那個斯大林討厭的南斯拉夫領袖鐵托，當然，他們的密謀壹直瞞著斯大林。1948年1月，季米特洛夫在索菲亞發表講話，陳述建立壹個社會主義的“巴爾幹聯邦”的重要性。
這壹講話令西方感到振奮，他們期望東歐在將來能夠相對獨立於斯大林的帝國。但與此同時，斯大林卻勃然大怒，他把季米特洛夫召到莫斯科，大罵他像個“誇口的婆娘”，說這位曾擔任***產國際總書記的老黨員根本還是個“幼稚的***青團員”，季米特洛夫辯解說，這並不是壹個脫離蘇聯領導的國家集團，但斯大林並不相信。不久之後，從南斯拉夫傳來的消息更證實了斯大林的懷疑，壹個潛伏在南***高層的蘇聯特務向莫斯特提供了季米特洛夫和鐵托密謀的全部內容：“巴爾幹聯邦”不僅將包括南斯拉夫、保加利亞，在未來還會加入阿爾巴尼亞、羅馬尼亞、波蘭甚至匈牙利等國家。斯大林在1948年可以確定，季米特洛夫和鐵托在搞的這個“聯邦”壹旦成立，聯合起來的東歐各國將讓蘇聯喪失在這裏的宗主國權力。
這時候，已經打算與蘇聯分道揚鑣的鐵托早就對斯大林懷有戒心，而季米特洛夫還仍然相信斯大林不會對自己怎樣。他仍然像以前壹樣定期前往蘇聯療養，在去蘇聯之前，也像以前壹樣繞道到南斯拉夫去拜訪鐵托，商定兩國要在“巴爾幹聯邦”的問題上同進退。鐵托是否告誡季米特洛夫要當心蘇聯人，已不可知，但他肯定沒想到，這壹次自己的盟友居然真的壹去不回。
1949年7月2日，蘇聯對外宣布，保加利亞***產黨總書記季米特洛夫因病逝世於莫斯科近郊的巴爾維哈療養院，享年67歲。季米特洛夫躺在蘇聯療養院病床上的時候，他留在保加利亞國內的副手，在他赴蘇期間代理部長會議主席職務的特洛喬伊·柯斯托夫（Traicho Kostov）突然被免職，而後又被捕。在巴爾幹聯邦計劃上，柯斯托夫堅定支持季米特洛夫，當時年僅52歲、年富力強的他甚至被看作是季氏的接班人，但壹夜之間就變成了“叛徒”和“特務”。
季米特洛夫在蘇聯去世之後，保加利亞最高法院公審柯斯托夫，指控他瞞著季米特洛夫和鐵托密謀，出賣國家利益，企圖把保加利亞變成南斯拉夫的壹部分，因此將他判處死刑。這壹審判很難站住腳，身為副手的柯斯托夫，完全沒有可能在季米特洛夫不知曉的情況下，單獨與鐵托密謀國家合並.而且，審判並不提“巴爾幹聯邦”，很顯然，斯大林不想讓人們聯想到，其實是季米特洛夫在和鐵托搞連橫，所以他才殺死（按照當時西方報紙的推測，可能是慢性毒殺）了季米特洛夫。畢竟，當年身為反納粹鬥士的季氏在世界範圍內都享有崇高聲望，斯大林不可能像審判柯斯托夫壹樣審判他。柯斯托夫被處決後，經過幾個月的短暫過度，忠誠於莫斯科的切爾文科夫（Chervenkov）繼任保***總書記，鐵托和季米特洛夫謀劃的“巴爾幹聯邦”成為泡影。
米特洛夫死後不久，遺體就由蘇聯專家匆匆做了初步防腐處理，這也是壹個疑點，壹向對遺體保存技術保密的蘇聯人，為何突然對季米特洛夫開了先例呢？總之，保加利亞人最後得到的，就是壹個裝在密封水晶棺裏，據說可以永久保留的屍體——它被放入只花了3天時間就建好的季米特洛夫陵墓，所有進壹步防腐處理工作，也都是蘇聯專家完成的。1990年，東歐劇變後，這具遺體還是被火化了，季米特洛夫之死，也便永遠成謎。