Историкът е от малкото учени, допуснати да проучват архивите на Ватикана през 70-те години. Димитров е директор на Националния исторически музей от 1994 г. Той се противопоставя остро на връщането "История славянобългарская" в Зографски манастир и това довежда до освобождаван то му от поста през 1998 г. Работи като журналист на свободна практика в Бургас и София до 2001 г., след което печели конкурс и отново става директор на НИМ. Автор е на около 20 монографии и над 200 студии и статии в областта на българското средновековие, османския период и новата история. Специализирал е палеография в Париж и във Ватикана. От 2002 г. е водещ на телевизионното предаване "Памет българска" по Канал 1. През 2009 г. е избран за депутат на ГЕРБ от Бургас, а после заема и поста министър без портфейл в правителството на Бойко Борисов. След като подава оставка, отново е поканен да поеме ръководството на Националния исторически музей.