Пламен Димитров завършва Висшето военноморско училище във Варна през 1989 г. През септември и октомври 1995 г. специализира по „Професионално обучение и кредитни съюзи“ в Мадисън, САЩ. От септември до декември 1996 г. специализира по „Индустриални отношения“ в софийския Институт по индустриални отношения и мениджмънт „ОКОМ“. От 1997 до 1999 г. завършва магистратура по „Управление на човешките ресурси“ в Пловдивския университет. През 2018 г. придобива степен Доктор по Икономика и организация на труда в Университета за национално и световно стопанство, София.
От 1989 до 1991 г. работи като корабен инженер в „Български морски флот“. От 1991 г. работи в КНСБ. До 1993 г. е областен координатор на КНСБ за област Варна. След това до 1997 г. е изпълнителен секретар в департаментите „Обучение и квалификация“ и „Браншови и регионални структури“. След това до 2010 г. е вицепрезидент на конфедерацията, а от октомври 2010 г. е неин президент. В професионален план е с над 25 годишен опит в сферата на икономическата и социална политики на национално и международно ниво.
На 11 май 2022 г. Димитров е преизбран на поста. Това става след гласуване на деветия редовен конгрес на организацията, който се проведе два последователни дни в София.
