В гандболе с 7 лет, первый тренер — Нина Борисовна Бойко (Савинова).
Тренировалась в составе клуба «Лада» под руководством тренера Ирины Кос, в 2009 году переехала в Волгоград и стала игроком «Динамо»[1][5]. В составе «Динамо» выиграла чемпионаты России 2012, 2013 и 2014 годов, в 2015 году перешла обратно в «Ладу»[6] и с ней в 2016 году стала бронзовым призёром чемпионата России[1].
В 2011 году выиграла чемпионат Европы среди юниорок (до 17 лет) в Чехии, в 2012 году стала серебряным призёром чемпионата мира среди девушек (до 18 лет) в Черногории, в 2013 году завоевала титул чемпионок Европы (до 19 лет) в Дании и попала в символическую сборную турнира[7], в 2014 году — серебряный призёр молодёжного чемпионата мира (до 21 года) в Хорватии[1][5]. По итогам сезона 2013/2014 заняла второе место в голосовании лучшего молодого плеймейкера по версии сайта Handball-Planet.com, уступив только чемпионке мира бразильянке Деборе Нунес[англ.][8].
В 2016 году в составе сборной России выиграла олимпийское золото в Рио-де-Жанейро. На олимпийском турнире Дарья провела все 8 матчей, в которых забросила 28 мячей. По итогам олимпийского турнира Дмитриева была признана лучшим разыгрывающим.
Принимала участие в чемпионатах Европы 2014 года (14-е место), 2016 года (7-е место) и 2018 года (серебро), чемпионатах мира 2015 (5-е место) и 2017 года (5-е место).
Перед сезоном 2019/20 перешла в московский ЦСКА, который был создан летом 2019 года. 17 августа 2019 года на предсезонных сборах своего нового клуба ЦСКА в Дании в товарищеском матче против «Эсбьерга» получила полный разрыв ахиллова сухожилия. На следующий день Дарья была прооперирована в Швейцарии с использованием новейших технологий, сроки восстановления после операции прогнозировались на уровне 6 месяцев[9][10]. Таким образом, Дарья была вынуждена пропустить чемпионат мира 2019 года в Японии.
На чемпионате Европы 2020 года в Дании Дарья была капитаном сборной России и стала лучшим бомбардиром команды (28 голов в 7 матчах), россиянки заняли пятое место на турнире, проиграв только один матч — сборной Дании. По ходу турнира Дмитриева сыграла свой 100-й матч за сборную.
В сезоне-2020/21 стала чемпионкой России и была признана лучшим игроком ЦСКА[11].
После Олимпиады в Токио объявила о перерыве в карьере — из-за травм в плече[12]. В декабре 2021 года вернулась к тренировкам и играм за команду; была признана болельщиками лучшим игроком ЦСКА в сезоне-2021/22.
Летом 2022 года на правах аренды перешла на год в словенский клуб «Крим».
Личная жизнь
Есть младший брат. Училась в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете. Семейное положение — замужем за ватерполистом Игорем Бычковым. Хобби — рисование и кино. Кумир в спорте — венгерская гандболистка Анита Гёрбиц[1].
Орден Дружбы (25 августа 2016 года) — за высокие спортивные достижения на Играх XXXI Олимпиады 2016 года в городе Рио-де-Жанейро (Бразилия), проявленные волю к победе и целеустремлённость[14].
Медаль ордена «За заслуги перед Отечеством» I степени (11 августа 2021 года) — за большой вклад в развитие отечественного спорта, высокие спортивные достижения, волю к победе, стойкость и целеустремлённость, проявленные на Играх XXXII Олимпиады 2020 года в городе Токио (Япония)[15].
↑Kåre Welinder.To danskere på All Star-hold(дат.). Hbold.dk (11 августа 2013). Дата обращения: 17 июля 2016. Архивировано из оригинала 16 сентября 2016 года.