Inter dominował w Serie A od pierwszych kolejek, był jednym z kluczowych zawodników drużyny.
22 kwietnia 2024 roku Inter matematycznie zapewnił sobie Scudetto, pokonując w derbach AC Milan 2:1 na San Siro. Było to 20. mistrzostwo Włoch w historii klubu i pierwsze od sezonu 2020/21. Dimarco, jako kibic Interu od dzieciństwa, przeżywał ten sukces wyjątkowo emocjonalnie.
W sezonie 2023/24 rozegrał 46 meczów we wszystkich rozgrywkach, zdobywając 6 bramek i notując 9 asyst. W samej Serie A zanotował 5 bramek i 7 asyst w 33 meczach. Został uznany za jednego z najlepszych lewych obrońców w Europie.
Inter zdobył również Superpuchar Włoch w styczniu 2024 roku, pokonując w finale SSC Napoli 1:0 w Rijadzie.
Sezon 2024/25 W sezonie 2024/25 kontynuował wysoką formę. 25 września 2024 roku przedłużył kontrakt z Interem do 30 czerwca 2027 roku z opcją przedłużenia o kolejny rok. Jego tygodniowa pensja wzrosła do około 3,5 miliona euro rocznie.
W styczniu 2025 roku Inter ponownie zdobył Superpuchar Włoch, pokonując w finale Juventus 2:0 w Rijadzie. Dimarco zanotował asystę przy pierwszej bramce.
Sezon 2025/26 W sezonie 2025/26 Dimarco pozostaje podstawowym zawodnikiem Interu. 26 kwietnia 2026 roku zaliczył dwie asysty w spotkaniu z Torino FC (2:2).