Profesjonalny debiut w pierwszym zespole Interu zaliczył 11 grudnia 2014 roku, w wieku 17 lat, w meczu Ligi Europy przeciwko Qarabağowi, wchodząc z ławki za Danilo D'Ambrosio w 84. minucie bezbramkowego remisu. W Serie A zadebiutował 31 maja 2015 roku, zastępując Rodrigo Palacio w 89. minucie wygranego 4:3 meczu z Empoli w ostatniej kolejce sezonu.
Wypożyczenie do Ascoli (2016) W styczniu 2016 roku Dimarco został wypożyczony do drugoligowego Ascoli na pół roku. W Serie B zadebiutował 6 lutego 2016 roku w bezbramkowym remisie z Latiną. Zakończył półroczne wypożyczenie z 15 występami i 4 asystami, co pozwoliło mu zwrócić na siebie uwagę jako perspektywiczny talent.
Wypożyczenie do Empoli (2016/17) 1 lipca 2016 roku został wypożyczony do pierwszoligowego Empoli na cały sezon. W Empoli był rezerwowym dla weterana Manuela Pasquala. Zadebiutował 28 sierpnia 2016 roku w przegranym 0:2 meczu z Udinese. Łącznie rozegrał 13 meczów w Serie A (766 minut), notując jedną asystę, jednak klub spadł do Serie B.