Также занимался у В. Э. Мейерхольда в петроградской экспериментальной театральной Студии на Бородинской (1916—1917) и на Курсах мастерства сценических постановок (1918), был его горячим поклонником.
жена (1929—1938) — Елизавета Исаевна Долуханова (21 декабря 1904, Тифлис — 28 июня 1938, Ленинград). Родилась и провела детство в Тифлисе, в семье адвоката[3]. В 1924 году приехала в Петроград; с осени 1924 училась в Государственном институте истории искусств[4]. В 1929 году вышла замуж за В. Дмитриева. Была известна в ленинградской литературной среде; среди её друзей были Юрий Тынянов, Виктор Шкловский, Лидия Гинзбург[5]. В 1930-е годы сотрудничала с детским журналом «Ёж». 6 февраля 1938 была арестована. Комиссия НКВД и Прокуратуры СССР 13 июня 1938 приговорила Долуханову по статье 58-6 УК РСФСР к высшей мере наказания[6]. Расстреляна 28 июня 1938 в Левашовской пустоши. Реабилитирована в 1989.
дочь от Е. И. Долухановой — Татьяна Владимировна Дмитриева (1933—?)[7]
вторая жена актриса М. В. Пастухова, в следующем браке жена композитора Кирилла Молчанова.
дочь от М. В. Пастуховой — теннисистка и спортивный комментатор А. В. Дмитриева (1940—2024)
В анкете для поступающих, в графе «национальность», Е. И. Долуханова указала: «армянка, родной язык русский» (ЦГАЛИ СПб. Ф. 59. Оп. 2. Ед. хр. 692 (личное дело Е. И. Долухановой)
Н. Чушкин. В. В. Дмитриев. Творческий путь (Записи бесед, выписки, наброски и др. материалы). 1948 год/ Предисл. А. А. Михайловой. Публ., вст. текст и примеч. Е. И. Струтинской // Документы и факты из истории отечественного театра XX века. Вып. 3 / Ред.-сост. В. В. Иванов. М.: АРТ, 2004. С. 346—392; 594—602.
Берёзкин В. И.В.В. Дмитриев.— Л.: Художник РСФСР, 1981.— 295с.