Aunque nacido en Grand Forks, Canadá, Dmytryk creció en San Francisco cuando sus padres ucranianos se trasladaron a los Estados Unidos. No fue hasta los 31 años cuando se nacionalizó estadounidense.
Compareció ante la Comisión de Actividades Antiamericanas (HUAC), donde rechazó cooperar, por lo que fue enviado a la cárcel. Después de permanecer varios meses en prisión, Dmytryk tomó la decisión de testificar nuevamente y dar nombres de miembros del Partido Comunista Americano. El 25 de abril de 1951, Dmytryk aparecería en la HUAC por segunda vez confesando su pertenencia al partido comunista durante un breve periodo de 1945 y donde también confesó el nombre de 26 miembros de grupos de izquierdas como John Howard Lawson, Adrian Scott, Albert Maltz. Respecto a estos últimos, Dmytryk denunció sus presiones para incorporar mensajes propagandísticos de izquierdas en sus películas.
En la década de los 70, su carrera entró en un cierto declive por lo que optó por impartir clases en la Universidad de Texas, y en la Universidad de California del Sur, a la vez que escribió numerosos libros de dirección hasta su muerte en 1999 a los 90 años.