Анатолий Давыдов и Сергей Дмитриев несколько лет вместе выступали за ленинградский «Зенит», выиграли золотые медали чемпионата СССР 1984 года и «Кубок сезона»-1985, как назывался приз, аналогичный Суперкубку страны.

«Сергей Дмитриев по характеру был человеком добрым. Не помню, чтобы он был злым, когда-нибудь выходил из себя. Когда мы в команде что-то обсуждали, о чем-то спорили, то Сергей всегда всех спокойно выслушивал, сам аргументированно высказывал свое мнение. Он был сильным и добрым, не зря же мы в «Зените» дали ему прозвище Слон», – рассказал «Петербургскому дневнику» известный футболист и тренер.

В 1980-е Сергей Дмитриев входил в число лучших нападающих советского футбола. «Мощь, напор, стремление всегда идти на завершение атак – Сергей Дмитриев был настоящим центрфорвардом. Помню, как в 1984 году в Тбилиси мы проигрывали динамовцам со счетом 0:2. Когда уже казалось, что все безнадежно, Сергей забил два мяча за две минуты. Так выстрелил, что тбилисцы сломались и мы выиграли – 3:2. Сергей уже в 20 лет был очень уверенным в себе. У него отличный скоростной рывок, очень хорошо боролся за мяч. Он много работал на тренировках, никогда не делал себе поблажек. Недаром Дмитриев столько лет выступал в высшей лиге, и за «Зенит», и за ЦСКА, и в сборную СССР его приглашали», – уверен Анатолий Давыдов.

Сергей Дмитриев играл за «Зенит» в 1982-88 годах, в 1989 году перешел в московское «Динамо», вскоре присоединился к ЦСКА, который возглавлял бывший тренер «Зенита» Павел Садырин. Форвард помог армейцам вернуться в высшую лигу, выиграть серебряные медали чемпионата страны 1990 года, а в следующем сезоне завоевать титулы чемпиона и обладателя Кубка СССР.  В 1995 году Сергей Дмитриев вернулся в «Зенит» по приглашению Павла Садырина и внес вклад в возвращение команды в элитный дивизион, забив 14 мячей в матчах первой лиги.

Сергей Дмитриев ушел из жизни 26 декабря в возрасте 58 лет после тяжелой болезни. В последние годы он работал с юными футболистами в спортивной школе олимпийского резерва (СШОР) «Зенит».