Дмитриев-Плоткин оказался на высоте предъявляемых требований. Это был, безусловно, неглупый человек, имевший необходимое образование (еще до службы в войсках ВЧК он закончил екатеринославское коммерческое училище). Кроме того, Дмитрий Матвеевич быстро наработал необходимые для контрразведчика специальные знания и опыт.
Дмитриев принял участие во многих резонансных расследованиях своего времени, сейчас, правда, уже подзабытых. Например, он участвовал в разоблачении антигосударственной деятельности известной в конце 1920-х гг. концессионной компании «Лена-Голдфилд лимитед». Сейчас эту компанию назвали бы совместным предприятием. «Лена-Голдфилд» взяла в разработку золотоносные участки в районе реки Лена, на Алтае и около Ревды (в 50 км западнее Свердловска), однако, так и не развернув толком добычу, принялась клянчить у Советского правительства разного рода дотации, компенсации и т. п. Для лоббирования своих интересов компания активно привлекала высокопоставленных чиновников, которые выходили на уровень государственного руководства. В конце концов, в ОГПУ возникли подозрения, что «Лена-Голдфилд» вовсе не стремится заниматься хозяйственной деятельностью, а лишь является ширмой для глубокого проникновения иностранных разведок в различные регионы страны и органы власти всех уровней. В апреле-мае 1930 г. уголовно-судебная коллегия Верховного суда СССР осудила четырех работников компании за шпионаж и подрывную деятельность. До сих пор следственные материалы по делу «Лена-Голдфилд» засекречены, и есть основания думать, что тогда ОГПУ действительно пресекло серьезную операцию британской разведки.
Другая не менее шумная история, в которую по долгу службы оказался вовлечен Дмитрий Дмитриев, была связана с английской компанией «Метрополитен-Виккерс», поставлявшей и монтировавшей в СССР разнообразное электротехническое оборудование. В начале 1930-х гг. советская госбезопасность заподозрила работников этой компании в разнообразной по формам и целям подрывной деятельности: сборе разведывательной информации, поставках некачественного оборудования, созданию изощренных коррупционных схем, вербовке советских граждан с целью последующего привлечения к работе в интересах британской разведки и т. п. Судебный процесс над большой группой сотрудников компании проходил в Верховном суде СССР и закончился в апреле вынесением приговоров 6 английским подданным и 12 гражданам Советского Союза. Процесс наделал очень много шума как внутри страны, так и за рубежом. Сталину даже пришлось написать статью для американской прессы, в которой он разъяснял сущность обвинений в адрес «Метрополитен-Виккерс» и защищал методы работы советской госбезопасности.