Geboren in Bulgarien, gestorben in Berlin. Er kam Anfang der 1960er Jahre nach Ost-Berlin, um Tiermedizin zu studieren. Nach kurzer Zeit wurde er Schüler und Mitarbeiter von Benno Besson, erst am Deutschen Theater, später an der Volksbühne am Rosa-Luxemburg-Platz. Seine erste Inszenierung war Heiner Müllers Die Weiberkomödie in Nordhausen. 1979 verließ Gotscheff im Zusammenhang mit der Ausbürgerung von Wolf Biermann die DDR und kehrte nach Bulgarien zurück. Seit Mitte der 1980er Jahre arbeitete er an vielen deutschsprachigen Bühnen von Wien bis Hamburg. Seine Inszenierungen waren regelmäßig beim Berliner Theatertreffen zu sehen, darunter zuletzt Der Kampf des Negers und der Hunde von Bernard-Marie Koltès, Iwanow von Anton Tschechow (Produktionen der Volksbühne am Rosa-Luxemburg-Platz) sowie Molières Tartuffe (Produktion der Salzburger Festspiele und des Thalia Theaters Hamburg). Wiederholt wurden seine Arbeiten auch als Inszenierung des Jahres von der Fachkritik ausgezeichnet; für Iwanow erhielt er den 3sat-Innovationspreis beim Theatertreffen 2006. Am Deutschen Theater arbeitete Dimiter Gotscheff seit 2006/07. Vor den Persern (Inszenierung des Jahres 2007) inszenierte er Arthur Millers Tod eines Handlungsreisenden, GERMANIA.Stücke nach Texten von Heiner Müller, Ödön von Horváths Geschichten aus dem Wiener Wald und Volpone von Ben Jonson. 2009 wurde er für Das Pulverfass in der Kategorie Regie Schauspiel für den Faust Theaterpreis nominiert, 2011 erhielt er den Theaterpreis der Stiftung Preußische Seehandlung. Dimiter Gotscheff war Träger des Peter-Weiss-Preis der Stadt Bochum.