Д-р Пламен Димитров завършва през 1995 година Медицински университет – гр. Варна. Започва клиничната си практика като ординатор към отделение по анестезиология и реанимация при МБАЛ „Св. Анна”, гр. Варна. От 1997-ма година е на длъжност токсиколог в сектор „Работническо здравеопазване” при МБАЛ „Девня”. Работи като цехов и личен лекар.

През 1999 г. започва специализация по Обща медицина, а от 2005 година продължава със специализация по Нервни болести в МБАЛ „Св. Марина”, гр. Варна. През 2011 година завършва магистърска програма по Клинична психология към СУ „Климент Охридски” с дипломна работа на тема „Ранна диагностика и интервенции при деца от аутистичен спектър”.

От 2015 година е докторант към катедра по Психиатрия и медицинска психология с дисертация на тема „Количествен ЕЕГ анализ при деца от аутистичен спектър”. От 2016 година е асистент по физиология и неврофизиология при Медицински университет- гр. Варна.

Научните интереси на д-р Димитров са в областта на неврология, психология и психиатрия, като касаят предимно нарушения в детското развитие.

Автор е на „Алгоритъм за qЕЕГ диагностика на разстройство от аутистичен спектър”, одобрен по проект на Фонд „Наука” от 2015 година. Последните изследвания на д-р Димитров са относно клиничното приложение на транскраниалната магнитна и електрическа стимулация.