季米特洛夫是俄罗斯著名的数学家，他的学生涵盖了众多杰出的数学家和科学家。其中最有名的徒弟是安德烈·科尔莫戈洛夫，他被认为是20世纪数学最杰出的人物之一，他曾获得过菲尔茨奖和沃尔夫奖等数学界最高荣誉。此外，季米特洛夫的其他徒弟还包括：谢尔盖·诺维科夫，乔治·户田，以及自然科学领域的重量级人物如诺贝尔物理学奖获得者列夫·兰道和伊戈尔·特鲁纳尔。季米特洛夫的教诲对这些杰出学者的成果产生了巨大影响，其中科尔莫戈洛夫更是从他那里继承了现代数学的思想精华。