Saat ini ia bermain untuk Botev Vratsa, mengenakan kaus bernomor 21. Di tingkat internasional, ia mewakili Bulgaria U17. Ia bermain terutama sebagai Bek. Kaki yang diutamakan adalah Kanan. Nilai pasar saat ini diperkirakan sebesar 100K .

Perpindahan terakhirnya adalah dari Sampdoria Primavera ke Botev Vratsa pada 2026-08-11.

Sepanjang Kejuaraan Eropa U19 2025-2026, Martin dimitrov tampil dalam 2 pertandingan, dengan rata-rata 0 tekel, 0 intersepsi, dan 0 sapuan per pertandingan, serta memblokir 0 tembakan per pertandingan.