Родился 17 июня 1914 года в городе Александрове (ныне административный центр Александровского района Владимирской области). С 31 августа 1935 года в рядах Красной Армии, призван Александровским РВК. Окончил военную авиационную школу лётчиков. Служил в строевых частях ВВС Закавказского военного округа.

Участник Советско-Финляндской войны 1939-1940 гг. в составе 25-го ИАП (59-я ИАБР, ВВС 7-й Армии Северо-Западного фронта). Летал на И-16, воздушных побед не имел.

С 9 декабря 1941 года капитан М. З. Дмитриев на фронтах Великой Отечественной войны. По сентябрь 1942 года воевал в должности командира эскадрильи 25-го ИАП (ВВС Крымского, Северо-Кавказского и Закавказского фронтов), летал на МиГ-3. С 12 декабря 1942 года сражался в составе 164-го ИАП (ВВС Закавказского и Юго-Западного фронтов), с 26 июня 1943 года - помощник командира полка по воздушно-стрелковой службе), летал на ЛаГГ-3 и Ла-5. С 6 мая 1944 года командовал 116-м ИАП, где продолжал летать на Ла-5.

К 9 мая 1945 года командир 116-го истребительного авиационного полка (295-я истребительная авиационная дивизия, 10-й штурмовой авиационный корпус, 17-я Воздушная армия, 3-й Украинский фронт) подполковник М. З. Дмитриев совершил 303 боевых вылета, в 78 воздушных боях сбил лично 5 самолётов противника (в последнем наградном листе говорится о 6 личных победах).

После окончания войны продолжал служить в ВВС. С 3 октября 1956 года подполковник М. З. Дмитриев - в запасе.

Награждён орденами: Красного Знамени (07.04.1940, 07.07.1942, 03.10.1942, 26.10.1955), Александра Невского (20.09.1944), Отечественной войны 1-й степени (21.09.1943, 03.07.1945), Красной Звезды (15.11.1950); медалями, в том числе "За боевые заслуги" (05.11.1946).

*     *     *



Список известных воздушных побед М. З. Дмитриева:

Д а т а	Противник	Место падения самолёта или проведения воздушного боя	Свой самолёт
05.02.1942	1  Ю-88	мыс Казантип	МиГ-3
22.12.1942	1  ФВ-189	Апшеронская	ЛаГГ-3
13.02.1943	1  Ме-109	Крымская
26.02.1943	1  Ю-52	Троицкая
25.08.1943	1  Ю-88	Долгенькая	Ла-5
Всего сбитых самолётов - 5 + 0;  боевых вылетов - 303;  воздушных боёв - 78.