23 grudnia 2021 roku przedłużył kontrakt z Interem do czerwca 2026 roku.
Sezon 2022/23 – Finał Ligi Mistrzów W sezonie 2022/23 Dimarco stał się podstawowym zawodnikiem Interu. 9 listopada 2022 roku strzelił pierwszego dubleta w karierze w wygranym 6:1 meczu z Bolonią. Otworzył również wynik w finale Superpucharu Włoch w Rijadzie, gdzie Inter pokonał AC Milan 3:0.
Zdobył też ważną bramkę w rewanżowym półfinale Pucharu Włoch przeciwko Juventusowi. W sezonie rozegrał 50 meczów i strzelił 6 goli.
Szczególnie wyróżniał się w Lidze Mistrzów, gdzie zanotował 5 asyst, w tym jedną w półfinale przeciwko AC Milanowi. Inter dotarł do finału, gdzie 10 czerwca 2023 roku zmierzył się z Manchesterem City na Stadionie Atatürka w Stambułe.
W 70. minucie, przy stanie 0:1 po bramce Rodriego, miał wielką szansę na wyrównanie – jego główka przelobowała Edersona, ale odbiła się od poprzeczki. Próbował dobić piłkę, ale stojący na linii bramkowej Romelu Lukaku przypadkowo zablokował jego strzał. Inter przegrał 0:1, a Manchester City zdobył potrójną koronę.
Za swoje występy w Lidze Mistrzów Dimarco został włączony do najlepszej jedenastki sezonu według UEFA.
Sezon 2023/24 – Mistrzostwo Włoch Sezon 2023/24 był najlepszym w jego karierze.