Er hat eine Hochschulausbildung in Biologie mit Masterabschluss von der Sofioter Universität „St. Kliment Ohridski“.

Seit Jahr 2000 arbeitet er als Forscher zu Fragen der menschlichen Reproduktion beim Institut für Biologie und Immunologie der Reproduktion – Bulgarische Akademie der Wissenschaften. Im Zeitraum 2006-2009 war er Hauptassistent in der Abteilung „Molekulare Immunologie“ beim Institut für Biologie und Immunologie der Reproduktion – BAW.

In 2009 hat er seine Doktorarbeit zum Thema „Charakteristikum und biologische Wirkungen der Peritonealflüssigkeit bei Endometriose“ verteidigt zur Verleihung des wissenschaftlichen Titels und der Ausbildungsgrades “Doktor” bei der Bulgarischen Akademie der Wissenschaften. In 2013 hat er die akademische Stellung „Dozent“ beim Institut für Biologie und Immunologie der Reproduktion – BAW erworben.

Von 2009 bis 2014 arbeitete er als Biologe-Embryologe im In-vitro-GG „Medizinischen Zentrum Dimitrov“. Rumen Dimitrov ist zertifizierter Embryologe (Clinical Embriologist) der Europäischen Gesellschaft für Humane Reproduktion und Embryologie (ESHRE). Er ist Mitglied der Bulgarischen Vereinigung für menschliche reproduktive Embryologie.

Er hat in der Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe, Magdeburg, Deutschland in 2005; im Institut für Immunologie der Reproduktion, Magdeburg, Germany in 2009; Assuta Hospital Rishon Le’zion – IVF clinic in 2014 spezialisiert.