Vojo Dimitrijević rođen je 20. maja 1910. godine u Sarajevu.

Osnovnu i srednju školu završio je u Sarajevu, dok je Državnu umjetničku školu upisao 1930. godine u Beogradu.

Već prilikom prvih izložbi bio je zapažen od strane kritike. Godine 1936. diplomirao je na Državnoj umetničkoj školi u Beogradu, nakon čega je neko vrijeme proveo u u Parizu u ateljeu André Lhotea.

Sa grupom intelektualaca i umjetnika, uključujući se aktivno u gradski likovni život osnovao je Collegium artisticum, društvo koje je svojim progresivnim idejama značajno utjecalo na tadašnju kulturnu scenu Sarajeva..

Početkom Drugog svjetskog rata priključio se partizanskom pokretu, a nakon oslobođenja angažovao se na osnivanju Srednje škole primijenjenih umjetnosti u kojoj je obavljao i dužnost prvog direktora.

Bio je jedan od inicijatora i osnivača Udruženja likovnih umjetnika Bosne i Hercegovine i Udruženja likovnih umjetnika Jugoslavije, te član grupe Prostor-Oblik.

Od 1936. godine izlaže samostalno i grupno u zemlji i inostranstvu.

Djela mu se nalaze u jugoslovenskim i inostranim zbirkama i galerijama. Nosilac je brojnih odlikovanja, ordena i priznanja.

Za redovnog člana Akademije nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine u Odjeljenje istorijsko-filoloških nauka izabran je 1967. godine.

Bio je potpredsjednik Akademije nauka i umjetnosti Bosne i Hercegovine od 1974. do 1977. godine.

Preminuo je u Sarajevu 12. augusta 1980. godine u Sarajevu, i ukopan je na groblju Bare, A8/07/08.