Inter Milan

Sebagai pemain lepasan akademi Inter Milan, Dimarco melakukan penampilan sulungnya untuk kelab itu pada 11 Disember 2014 semasa berusia 17 tahun dengan menggantikan Danilo D'Ambrosio pada minit ke-84 permainan dalam perlawanan yang berakhir dengan keputusan terikat seri tanpa jaringan menentang Qarabağ dalam peringkat kumpulan kejohanan Liga Europa.[1][2] Beliau telah dipanggil untuk menghadapi aksi Serie A buat pertama kali pada 1 Februari 2015 tetapi tidak diberi peluang untuk beraksi ketika pasukannya tewas 1-3 kepada Sassuolo di gelanggang lawan.[3] Dimarco melakukan penampilan pertamanya di Serie A pada 31 Mei 2015 iaitu pada hari terakhir musim ketika pasukannya melakar kemenangan 4-3 ke atas Empoli selepas beliau menggantikan Rodrigo Palacio pada minit ke-89 permainan.[4]

Ascoli

Pada Januari 2016, beliau telah dipinjamkan ke kelab Serie B, Ascoli di bawah rundingan selama enam bulan.[5] Pada 6 Februari, Dimarco melakukan penampilan sulungnya untuk Ascoli pada aksi Serie B menentang Latina sebelum beliau telah digantikan oleh Dario Del Fabro pada minit ke-81.[6] Dimarco menamatkan kariernya di Ascoli dengan melakukan 15 penampilan dan melakukan empat bantuan jaringan gol.[7]

Empoli

Beliau telah dipinjamkan ke Empoli selama satu musim penuh.[8] Pada 28 Ogos 2016, beliau tampil dalam perlawanan pertamanya untuk Enpoli ketika pasukannya menentang Udinese sebelum beliau digantikan oleh Marco Zambelli pada minit ke-69 permainan.[9] Beliau menamatkan tempoh pinjamannya di Empoli dengan melakukan 13 penampilan tetapi pasukannya itu berdepan penyingkiran ke Serie B.

Sion

Pada 30 Jun 2017, Dimarco telah dijual ke Sion[10] dengan nilai perpindahan sebanyak 3.91 juta euro.[11] Pada 23 Julai 2017, beliau melakukan penampilan sulungnya untuk Sion pada perlawanan Liga Super Swiss menentang Thun. Beliau telah digantikan oleh Quentin Maceirais pada minit ke-41 perlawanan ekoran mengalami pergeseran pada kakinya.[12][13]

Kembali ke Inter

Pada 5 Julai 2018, Inter mengaktifkan klausa pembelian-balik untuk membawa masuk semula Dimarco dengan perpindahan yang bernilai 7 juta euro.[14]

Parma

Pada 7 Ogos 2018, Dimarco telah dipinjam ke Parma berserta pilihan untuk dibeli secara tetap.[15] Pada 12 Ogos, beliau melakukan penampilan sulungnya untuk Parma pada pusingan ketiga Coppa Italia menentang Pisa.[16] Pada 16 September, beliau telah menjaringkan gol pertamanya di Serie A ketika pasukannya mengatasi Inter 1-0 di San Siro.[17]

Hellas Verona

Pada 31 Januari 2020, Dimarco berpindah ke Hellas Verona secara pinjaman sehingga akhir musim bersama pilihan untuk dibeli secara tetap.[18][19]