Після закінчення курсу на медичному факультеті Московського університету служив два роки на флоті, потім служив земським лікарем в Ялті, де вивчив Південний берег Криму в кліматичному і кліматолікувальному відношенні. За задумом Дмитрієва в Ялтинському повіті були організовані метеорологічні спостереження в декількох пунктах. Зібрані їм дані розроблені в його «Нарисі кліматичних і санітарних умов південного берега Криму» (Ялта, 1890).
«Лікування виноградом в Ялті і взагалі в Криму» (Ялта, 1896, 4-е видання) та інші.
В. М. Дмитрієв брав участь в створенні пансіону «Яузлар», в споруді чоловічої гімназії, театру, у відкритті народної бібліотеки. Останки видного лікаря-кліматолога в 1973 році були перенесені на Полікурівський меморіал.