Następnie Dymitr udał się do Londynu. Tam prowadził rozrywkowe życie, był też blisko związany z Jerzym V. Zamieszkał ze swoją siostrą Marią i jej mężem. Był częstym gościem u carycy-wdowy, Marii Fiodorownej. W 1922 nadal brano go pod uwagę jako potencjalnego cara. Wewnętrznie czuł się jednak wykorzeniony i samotny. W międzyczasie był też związany z Coco Chanel, która po pewnym czasie go zostawiła. Dymitr coraz bardziej pogrążał się w depresji. Wtedy poznał swoją przyszłą żonę Amerykankę Audrey Emery, spadkobierczynię wielkiej fortuny. Ślub odbył się w 1926 roku przy wielkim zainteresowaniu opinii publicznej. Małżeństwo dało Dymitrowi szczęście, miał z Audrey syna Pawła. Jednak małżeństwo po dziesięciu latach zakończyło się rozwodem, ku wielkiej rozpaczy wielkiego księcia.
Mimo że sprawa objęcia tronu Rosji nadal była aktualna, Dymitr nie robił nic, aby zachęcać swoich zwolenników do poparcia, pomimo tego, że miał ich bardzo wielu. Brytyjskie ministerstwo spraw zagranicznych zawiadomiło swoje ambasady, że to właśnie Dymitr jest właściwym następcą tronu.
Zmarł na mocznicę w 1942. Pochowany został w Davos.