DiMeo เป็นที่รู้จักเฉพาะในวงการคลับของนิวยอร์กเท่านั้น จนกระทั่งริชชี แบล็กมอร์ ขอให้ เขาเข้าร่วมวง Deep Purpleในปี 1992 เขาได้บันทึกเดโมบางส่วนกับโรเจอร์ โกลเวอร์ซึ่งต่อมากลายเป็นอัลบั้ม The Battle Rages On...แต่ขัดกับความต้องการของแบล็กมอร์ สมาชิกคนอื่นๆ ในวงตัดสินใจกลับมารวมตัวกับเอียน กิลแลนแทน และเดโมที่บันทึกไว้ก็ไม่เคยถูกปล่อยออกมา^{[ 1 ]}

ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ดิเมโอเล่นดนตรีอย่างต่อเนื่องในพื้นที่สามรัฐกับวงดนตรีดั้งเดิมของเขา Josie Sang ซึ่งมีจอห์น เมเลนเดซ ( จากรายการ The Howard Stern ShowและThe Tonight Show ) เล่นกีตาร์ด้วย เขาได้รับชื่อเสียงอย่างมากในฐานะนักร้องและฟรอนต์แมน จนได้รับเชิญให้เข้าร่วมวง Riotในฐานะนักร้องนำคนใหม่ในปี 1993 ดิเมโอได้ออกทัวร์ในญี่ปุ่นและยุโรปหลายครั้งกับวง รวมถึงการปรากฏตัวในเทศกาลดนตรี Wacken ในตำนาน ของเยอรมนีในปี 1998 ผลงานบันทึกเสียงสุดท้ายของเขากับวงคืออัลบั้ม Army of One ที่วางจำหน่ายในปี2006

DiMeo เข้าร่วมวง The Lizards ในปี 2005 และบันทึกอัลบั้มสตูดิโอสี่ชุดกับวง นอกจากนี้พวกเขายังออกดีวีดีบันทึกการแสดงสดจากทั่วโลก ซึ่งรวมถึงการแสดงที่เทศกาลดนตรีSweden Rock Festivalในปี 2005 ด้วย

DiMeo เข้าร่วมวงMasterplan วง ดนตรีพาวเวอร์เมทัล สัญชาติเยอรมัน ในปี 2549 และเขาได้บันทึกEP Lost and GoneและMK IIกับวง และออกทัวร์ยุโรปในฐานะวงเปิดให้กับ วง Saxonวงดนตรีเมทัล สัญชาติอังกฤษ พวกเขายังออกทัวร์ญี่ปุ่นและเล่นในเทศกาลดนตรีในยุโรปบางแห่ง ก่อนที่ DiMeo จะประกาศลาออกจากวงผ่านทาง หน้า Myspace ของเขา Mike Dimeo (mikedimeomusic)ในวันที่ 11 มกราคม 2552 ^{[ 2 ]}

เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม 2551 DiMeo ประกาศโปรเจกต์ร่วมกับวงฮาร์ดร็อกจากนิวยอร์กซิตี้ชื่อ Tenpoint

DiMeo บันทึกซิงเกิล "What Dreams May Come" กับวงMidas Fateในช่วงปลายปี 2010 และวางจำหน่ายในช่วงต้นปี 2011 เพื่อเป็นการเตรียมพร้อมสำหรับอัลบั้มเต็มที่จะวางจำหน่ายในปี 2013 ในเดือนพฤษภาคม 2013 มีการประกาศว่าAquiles Priester อดีต มือกลองของวง Angraได้เข้าร่วมวง Midas Fateอัลบั้ม Magnificent Rebel มีแผนจะวางจำหน่ายในเดือนพฤศจิกายน 2013 แต่จากข้อมูลในหน้า Facebook ของวง ยังไม่มีกำหนดวันวางจำหน่ายอัลบั้มใหม่แต่อย่างใด

Mike DiMeo เป็นนักเล่นคีย์บอร์ดรับเชิญสำหรับ อัลบั้ม RootsของJohnny Winter ในปี 2011 ^{[ 3 ]}เขามีส่วนร่วมในการเล่นเปียโน เปียโนไฟฟ้า และออร์แกน Hammondในหลายแทร็ก อัลบั้มนี้ยังมีแขกรับเชิญพิเศษ ได้แก่Vince Gill , Warren Haynes , Derek Trucks , Sonny Landrethและคนอื่นๆ DiMeo ได้แสดงสดกับวงดนตรีของ Johnny Winter ในงานปาร์ตี้เปิดตัวซีดีที่BB King'sในนิวยอร์กซิตี้

Dimeo เป็นมือคีย์บอร์ดในอัลบั้มสตูดิโอชุดสุดท้ายของJohnny Winter ชื่อ Step Backซึ่งมีนักดนตรีรับเชิญมากมาย อาทิEric Clapton , Dr. John , Billy GibbonsจากZZ Top , Joe PerryจากAerosmithและBrian SetzerจากStray Catsอัลบั้มนี้วางจำหน่ายโดยMegaforce Recordsเมื่อวันที่ 2 กันยายน 2014 เช่นเดียวกับอัลบั้มสตูดิโอชุดก่อนหน้าของ Winter ชื่อRootsเพลงในอัลบั้มนี้ส่วนใหญ่เป็นเพลงบลูส์มาตรฐาน

อัลบั้ม Step Backวางจำหน่ายหลังการเสียชีวิตของ Winter เนื่องจากเขาได้บันทึกเสียงอัลบั้มเสร็จสมบูรณ์แล้ว และก่อนวางจำหน่าย เขาได้ออกทัวร์คอนเสิร์ตในยุโรปก่อนเสียชีวิตในวันที่ 16 กรกฎาคม 2014 อัลบั้มนี้เปิดตัวที่อันดับ 1 บนชาร์ต Billboardสำหรับอัลบั้มบลูส์และอัลบั้มอิสระ และอันดับ 17 บน Billboard 200 Step Backได้รับรางวัลแกรมมีสาขาอัลบั้มบลูส์ยอดเยี่ยม ใน งานประกาศรางวัลแกรมมีประจำปี2015

DiMeo เป็นนักเล่นคีย์บอร์ดและนักร้องให้กับVinnie Mooreมือกีตาร์วง UFOระหว่างทัวร์คอนเสิร์ตเดี่ยวในยุโรปปี 2010 การแสดงอื่นๆ ร่วมกับMoore ได้แก่ The Iridiumคลับแจ๊สระดับตำนานในนิวยอร์กซิตี้และงาน NAMM Show ปี 2012 ที่อนาไฮม์ รัฐแคลิฟอร์เนียและ The Monsters of Rock Cruise ในปี 2016 Dimeo เล่นคีย์บอร์ดและร้องเพลงในเพลง "Rise" ซึ่ง Moore และ Dimeo ร่วมกันแต่งสำหรับอัลบั้มDouble Exposure ของ Moore ในปี 2022 [ ^{4 ] ซึ่งวางจำหน่ายใน เดือน}พฤศจิกายน 2022 ^{[ 5 ]}

DiMeo เล่นออร์แกน Hammond ใน อัลบั้ม Science Fictionซึ่งเป็นอัลบั้มสตูดิโอชุดที่ห้าของวงร็อกอเมริกันBrand Newชื่ออัลบั้มและรายชื่อเพลงได้รับการเปิดเผยอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017 หลังจากมีการคาดเดา คำใบ้ และการรั่วไหลมาหลายสัปดาห์ โดยมีการวางจำหน่ายในรูปแบบแผ่นจริงเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2017 ^{[ 6 ]}อัลบั้มนี้ประสบความสำเร็จทั้งในด้านคำวิจารณ์และเชิงพาณิชย์ ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางและกลายเป็นอัลบั้มอันดับหนึ่งชุดแรกของ Brand New บนชาร์ตBillboard 200

DiMeo เป็นนักร้องนำในเพลง "The Sky Is Falling" ซึ่งเป็นเพลงในอัลบั้ม "Blind Faith" ของ Tom Galley จากวง Phenomena ในปี 2010 ^{[ 7 ]}

DiMeo เป็นนักเล่นออร์แกน Hammond ให้กับวงร็อคแนวเรโทรอย่างTommy James and The Shondellsมาตั้งแต่ปี 2007 เพลงฮิตของ James ได้แก่ " Mony Mony ", " Crimson and Clover " และ " Draggin' the Line " และเขามียอดขายแผ่นเสียงทั่วโลกมากกว่า 100 ล้านแผ่น

DiMeo เคยออกทัวร์ในอเมริกาเหนือหลายครั้ง โดยเล่นคีย์บอร์ดให้กับBonnie Tylerซึ่งมีเพลงฮิตมากมาย เช่น " It's a Heartache " และ " Total Eclipse of the Heart "

Dimeo เป็นนักเล่นคีย์บอร์ดให้กับJaimoeมือกลองและสมาชิกผู้ก่อตั้งวง The Allman Brothers Bandและวงดนตรีแจ๊ส-ร็อกของเขาที่รู้จักกันในชื่อ Jaimoe's Jasssz Band ณ สถานที่จัดแสดงดนตรีระดับตำนานMy Father's Placeเมื่อวันที่ 27 เมษายน 2019

Dimeo เล่นคีย์บอร์ดในLegacy: A Tribute to Leslie West [ ^{8 ] อัลบั้ม}นี้เดิมทีมีกำหนดเริ่มบันทึกเสียงไม่กี่สัปดาห์ก่อนที่เขาจะเสียชีวิต โดยมีมือกีตาร์หลายคนร่วมงานด้วย กลุ่มนักดนตรีเหล่านั้นรวมถึงSlash , Yngwie Malmsteen , Zakk Wylde , Charlie Starr Blackberry Smokeและอีกมากมาย ได้มารวมตัวกันเพื่อบันทึกอัลบั้มนี้ ซึ่งวางจำหน่ายอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 25 มีนาคม 2022 ภายใต้สังกัดMascot Records

ในปี 2023 Dimeo เล่นคีย์บอร์ดในLive At G. Bluey's Juke Joint NYC (Gulf Coast, 2023, ชุด 2 ซีดี) ^{[ 9 ]} และในปี 2025 Gulf Coast Records ได้ออกอัลบั้มPopa Chubby & Friends “I (Heart) Freddie King” ^{[ 10 ]}ซึ่งเป็นอัลบั้มเพลงคัฟเวอร์ของFreddie Kingโดยมีศิลปินรับเชิญมากมาย เช่น Joe Bonamassa , Eric Gales , Mike Zito , Christone Kingfish Ingram และอื่นๆ

วงพาวเวอร์เมทัลสัญชาติออสเตรเลียIliumออกอัลบั้มAgeless Decayในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2552 ^{[ 11 ]}โดยมี DiMeo เป็นนักร้องนำ^{[ 12 ]}ในปี พ.ศ. 2553 DiMeo ปรากฏตัวในอัลบั้มเปิดตัวTears of white rosesของวงพาวเวอร์เมทัลเมโลดิกสัญชาติเช็กSebastienซึ่งวางจำหน่ายเมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน ผ่านทาง Escape Music