Cresciuto nel settore giovanile dell'Inter, ha giocato con , , , e , prima di fare ritorno stabilmente ai nerazzurri nel 2021 e affermarsi come titolare. Con il club milanese ha vinto due campionati italiani (2023-2024 e 2025-2026), tre Coppe Italia (2021-2022, 2022-2023 e 2025-2026) e tre Supercoppe italiane (2021, 2022 e 2023), oltre ad aver raggiunto due finali di UEFA Champions League (2022-2023 e 2024-2025). Con la nazionale italiana ha partecipato a un'edizione del campionato europeo (2024) e a due edizioni della fase finale della UEFA Nations League (2020-2021 e 2022-2023).
A livello individuale è stato inserito nella squadra della stagione della UEFA Champions League nel 2022-2023 e nella squadra dell'anno AIC per tre volte (2024, 2025 e 2026), ed è stato inoltre premiato come MVP della Serie A 2025-2026 e Migliore calciatore assoluto AIC nel 2026.
Biografia Interista sin da bambino, è cresciuto nel quartiere milanese di Calvairate. I genitori, commercianti, sono originari di Irsina in provincia di Matera. Ha un fratello minore, Christian del 2002, che gioca nel suo stesso ruolo, milita nel Foggia ed è cresciuto nelle giovanili dell'Inter.
Il 24 giugno 2023 si è sposato con Giulia Mazzocato a Savelletri, in provincia di Brindisi. La coppia ha due figli: Chloe (2018) e Nicholas (2021).
Caratteristiche tecniche Dimarco ha iniziato a giocare a calcio a 7 come esterno alto a sinistra, prima di venire arretrato nella posizione di terzino sinistro quando è passato a giocare a 11. Mancino di piede, si distingue per la visione di gioco, i cross e l’ottima tecnica individuale, che gli consente di effettuare dei bei calci piazzati. I suoi tiri da fuori area sono pericolosi, anche per la potenza con cui calcia. Inoltre, nelle due stagioni con Ivan Jurić al Verona e successivamente anche con Simone Inzaghi all'Inter, è stato schierato nella posizione di terzo centrale sinistro in una difesa a tre, oltre che nella sua più congeniale posizione di esterno sinistro a tutta fascia in un centrocampo a cinque.
È considerato uno dei migliori esterni del panorama europeo.
Carriera Club Gli inizi, Inter Dopo avere mosso i primi passi nella squadra di quartiere del Calvairate, affiliata all', viene segnalato proprio al club nerazzurro dove, una volta entrato, compie tutta la trafila nel settore giovanile, venendo infine aggregato alla prima squadra da Roberto Mancini nella stagione 2014-2015. Esordisce tra i professionisti l'11 dicembre 2014, a 17 anni, sostituendo D'Ambrosio nel secondo tempo della partita di Europa League pareggiata 0-0 in casa del Qarabağ. L'esordio in Serie A avviene il 31 maggio 2015, entrando al posto di Palacio nel finale della gara vinta 4-3 contro l'Empoli a San Siro.
Nella stessa stagione vince inoltre il Torneo di Viareggio con la formazione Primavera.
Ascoli ed Empoli All'inizio della stagione 2015-2016 viene inserito nella prima squadra dell'Inter, ma non trova spazio e nel gennaio 2016 la società nerazzurra lo cede in prestito all' in Serie B, con cui ottiene 15 presenze e 4 assist in campionato.
Nella stagione 2016-2017 viene girato in prestito all'Empoli. Utilizzato come alternativa di Pasqual, ottiene 12 presenze nel campionato che vede la retrocessione dei toscani in Serie B.
Sion Nell'estate 2017, a 19 anni, si trasferisce in Svizzera, firmando un accordo quadriennale con il Sion. Si infortuna però già nella partita di esordio, riportando la rottura del quinto metatarso del piede. Frenato dall'infortunio, durante l'unica stagione con il club elvetico, scende in campo per sole 9 volte in campionato.
Parma e primo ritorno all'Inter Nel luglio 2018 viene riacquistato dall'Inter, che si era riservata il diritto di recompra, per 5,2 milioni di euro, venendo poi prestato al Parma, neopromosso in Serie A. Il 15 settembre 2018, alla quarta giornata di campionato, realizza il suo primo gol in Serie A, che permette al Parma di vincere 1-0 a San Siro proprio contro l'Inter. In seguito, un infortunio agli adduttori lo tiene a lungo fuori, e ritorna disponibile unicamente all'inizio del girone di ritorno.
Nell'estate 2019 fa ritorno all'Inter. Sotto la direzione dell'allenatore Antonio Conte il secondo debutto in prima squadra avviene il 23 novembre, sostituendo D'Ambrosio all'83' di Torino-Inter (0-3). Successivamente subentra a Biraghi durante la gara vinta 4-0 contro il Genoa. Gioca la sua prima da titolare il 14 gennaio 2020 in Inter-Cagliari (4-1), gara valida per gli ottavi di Coppa Italia. Proprio contro il Cagliari, tredici giorni dopo in campionato, disputa la sua ultima gara coi nerazzurri.
Verona Il 31 gennaio 2020 passa al in prestito con diritto di riscatto. Debutta l'8 febbraio nei minuti finali della vittoria contro la (2-1), e ottiene 13 presenze in campionato.
All'inizio della stagione 2020-2021 il suo prestito viene confermato. Dopo essere stato un comprimario nella prima stagione, in cui aveva giocato per intero soltanto 2 gare (peraltro da centrale nella difesa a 3), in questa, complici alcuni problemi accorsi al titolare designato Lazović, trova maggiore spazio. Il 6 gennaio 2021 sigla il suo primo gol con gli scaligeri, nell'1-1 contro il Torino, tornando al gol dopo oltre due anni. Si ripete quattro giorni dopo, segnando il momentaneo gol del 2-0 nella partita contro il Crotone, finita poi 2-1, oltre che il 24 del mese stesso nel prestigioso successo per 3-1 contro il . In tutto con la maglia del Verona in un anno e mezzo mette insieme 50 presenze e 5 gol tra campionato e Coppa Italia, tutti segnati in Serie A nella seconda stagione.
Secondo ritorno all'Inter
Tornato all'Inter dopo la fine del prestito, nel luglio del 2021 viene confermato in rosa da Simone Inzaghi, prendendo, dunque, parte al ritiro estivo. Fa il suo terzo debutto con la maglia nerazzurra nella prima gara di campionato, vinta per 4-0 ai danni del Genoa. Il 12 settembre seguente, realizza la prima rete con l'Inter, trasformando un calcio di punizione nella gara esterna contro la Sampdoria (2-2). Tre giorni dopo, subentrando a Ivan Perišić, esordisce in UEFA Champions League, nella sconfitta interna per 0-1 contro il . Il 27 ottobre segna un'altra rete, questa volta contro l'Empoli (0-2). Il 12 gennaio 2022 vince il suo primo trofeo con l'Inter, la Supercoppa italiana, battendo per 2-1 la dopo i tempi supplementari. L'11 maggio successivo vince anche la Coppa Italia, superando ancora la Juventus in finale per 4-2 dopo i tempi supplementari.
Nella stagione 2022-2023, a seguito dell'addio di Perišić, diventa il titolare della fascia sinistra dei nerazzurri, venendo preferito a Robin Gosens. Il 9 novembre 2022 segna la sua prima doppietta in Serie A nel successo sul Bologna per 6-1. Il 18 gennaio 2023 segna un gol nella finale di Supercoppa italiana, vinta battendo il per 3-0 a Riad. Si ripete il 26 aprile successivo, segnando su assist di Nicolò Barella nella semifinale di ritorno della Coppa Italia vinta per 1-0 contro la Juventus. Il 24 maggio, grazie alla vittoria per 2-1 in finale contro la , conquista la coppa nazionale per la seconda volta consecutiva, la nona della storia per il club nerazzurro. Il 10 giugno, infine, disputa la finale di Champions League, nella quale l'Inter viene sconfitta per 1-0 dal . A livello individuale, viene inserito nella squadra della stagione della Champions League.
Dimarco inizia la stagione 2023-2024 tagliando il traguardo delle 100 presenze con la maglia dell'Inter, in occasione della vittoria esterna per 2-0 in campionato sul del 28 agosto 2023; il 24 settembre seguente, segna il primo gol della sua annata contro l', risultando determinante per l'1-0 finale. Il 12 novembre, invece, apre le marcature nella sfida contro il con un pallonetto da metà campo, contribuendo così alla vittoria finale per 2-0. A dicembre dello stesso anno, il terzino rinnova il proprio contratto con la società nerazzurra fino al 30 giugno 2027. Il 13 marzo 2024, sul campo dell'Atletico Madrid durante gli ottavi di Champions League, segna per la prima volta in una competizione europea, siglando il temporaneo 0-1 nella partita poi persa per 2-1, venendo eliminato ai tiri di rigore. Conclude la sua stagione con 5 goal e 6 assist in 30 gare di Serie A, contribuendo notevolmente al ventesimo scudetto della storia nerazzurra.
Il 22 settembre 2024 segna un gol nel derby perso contro il Milan per 1-2. Il 6 dicembre successivo sblocca il risultato nella vittoria per 3-1 contro il Parma. Il 16 dicembre realizza il gol del 2-0 nella trasferta vinta per 6-0 contro la Lazio. Il 1º marzo 2025 dimostra le sue qualità dalla distanza con un gol su calcio piazzato, nel pareggio in trasferta per 1-1 contro il Napoli.
Il 21 settembre 2025 segna il suo primo goal stagionale nella vittoria per 2-1 in casa contro il Sassuolo. Il 4 ottobre successivo si ripete con un goal ed un assist nella vittoria per 4-1 in casa contro la Cremonese. Il 21 ottobre nella ripresa della gara di Champions vinta per 0-4 contro l’Union Saint Gilloise indossa per la prima volta la fascia da capitano con l’uscita dal campo di Lautaro Martínez. Quattro giorni dopo tocca quota 200 presenze complessive in nerazzurro scendendo in campo nella sconfitta contro il Napoli (3-1). Il 28 gennaio 2026 segna il suo primo gol stagionale in Champions contro il Borussia Dortmund (0-2), partita giocata dal primo minuto con la fascia da capitano. Il 17 aprile, nella sfida casalinga contro il Cagliari, fornisce l'assist per la prima rete di Thuram, eguagliando il record di 16 assist stagionali detenuto da Alejandro Gómez. Quindi, il 26 aprile seguente, supera definitivamente il primato di Gómez, realizzando due assist nell'incontro in casa del (2-2). A fine stagione, oltre a festeggiare la vittoria del double con la vittoria dello scudetto e della Coppa Italia (rispettivamente il ventunesimo e la decima della storia nerazzurra), viene premiato come MVP della Serie A 2025-2026.
Nazionale Nazionali giovanili Con l'Under-17 nel 2013 ottiene il secondo posto all'Europeo di categoria, e partecipa al Mondiale Under-17 negli Emirati Arabi Uniti dove l'Italia viene eliminata agli ottavi.
Con l'Under-19 nel 2016 partecipa all'Europeo di categoria, dove gli Azzurrini arrivano fino alla finale. In tale manifestazione si mette in mostra mettendo a segno 4 reti, di cui tre su calcio di rigore e una su punizione.
Nel 2017 partecipa al Mondiale Under-20 in Corea del Sud, nel quale realizza un gol nei quarti di finale e l'Italia ottiene il terzo posto.
Il 22 marzo 2018 esordisce con la nazionale Under-21, nell'amichevole terminata 1-1 contro la Norvegia a Perugia. L'11 settembre successivo segna la prima rete con l'Under-21 nella gara amichevole vinta per 3-1 con l'Albania. Nel 2019 viene convocato per l'Europeo Under-21, dove scende in campo nelle tre gare disputate dagli Azzurrini che sono eliminati nella fase a gironi.
Nazionale maggiore Il 4 ottobre 2021 riceve la sua prima convocazione in nazionale, da parte del CT Roberto Mancini, essendo inserito tra i 23 convocati per la fase finale della UEFA Nations League in sostituzione dell'infortunato Matteo Pessina; ma non viene utilizzato nella manifestazione.
Il suo esordio in maglia azzurra arriva il 4 giugno 2022, all'età di 24 anni, subentrando a Cristiano Biraghi all'80' della sfida casalinga di Nations League contro la (1-1) a Bologna. Il successivo 26 settembre, segna il suo primo gol per l'Italia nella vittoriosa trasferta contro l'Ungheria, fissando il punteggio sul definitivo 2-0 che permette agli Azzurri di qualificarsi alla Final Four di Nations League. Si tratta anche del 1500º gol messo a segno nella storia della nazionale maggiore.
Nel giugno 2023, per la seconda edizione consecutiva, viene inserito nella lista dei convocati per la fase finale della Nations League, dove realizza un gol nella finale per il terzo posto vinta contro i Paesi Bassi.