Geboren in einer Musikerfamilie, wuchs Ina Dimitrova in Bulgarien und Portugal auf, seit 1991 ist sie in der Schweiz wohnhaft. Die musikalische Laufbahn der Geigerin begann im Alter von 5 Jahren. Zu den hochgeschätzten Pädagogen und Künstlerpersönlichkeiten, die Dimitrova während ihren Studienjahren begleitet haben, zählen ihr Vater Dimitar Dimitrov, Snejina Shoropova, Gunars Larsens, Giuliano Carmignola, Yfrah Neaman, Franco Gulli, Rudolf Baumgartner und Detlef Hahn. In der Solistenklasse Ihrer langjährigen Lehrerin und Mentorin Prof. Edith Peinemann an der Hochschule Luzern, hat Ina Dimitrova im Jahr 2000 ihr Solistendiplom mit der „höchsten Auszeichnung“ abgeschlossen - ein Prädikat, das seit der Gründung der Schule in 1942 erst zum 2. Mal vergeben wurde. Dimitrova wurde während ihres Studiums Trägerin zahlreicher Förderpreise und Stipendien. Sie wurde in drei aufeinander folgenden Jahren Trägerin des Stipendiums des Migros-Genossenschafts-Bundes und wurde von vielen Stiftungen ausgezeichnet, wie die Lewinssohn-Morus-Stiftung, Walter-und-Maria-Strebi-Stiftung, sie erhielt den Friedl-Wald-Preis, Preis der Orpheus-Konzerte Zürich, u.v.a. 

Dimitrova ist Gewinnerin des internationalen  „Georg Kulenkampff“-Violinwettbewerbs in Köln (im  Jahr 1999), wo sie zusätzlich mit dem Publikumspreis und den Sonderpreis für die beste Mozart-Interpretation honoriert wurde. Im gleichen Jahr hat sie den europäischen „Young Concert Artists“ - Wettbewerb gewonnen, der an alle Instrumente  ausgerichtet war. Als Solistin verschiedener Orchester (WDR Rundfunkorchester, Orchestra della Teatro Regio di Torino, Luzerner Sinfonieorchester, Sofia Philharmonic und viele andere), unter der Leitung von Dirigenten wie Sir Neville Marriner, Jonathan Nott, Rudolf Baumgartner, Stefan Blunier, Christian Gansch, Vassil Kazandjiev, hat sie Publikum und Kritiker gleichermassen begeistert.

Das breite Repertoire Dimitrova‘s reicht von Barock über die Romantik bis ins 20 Jahrhundert, wobei eine Ihrer grossen Vorlieben der Klassik gilt - dementsprechend hat die Auszeichnung mit dem Mozart-Preis der Hochschule und der Stadt Luzern im Jahr 2001 einen besonderen Stellenwert in Ihrer Laufbahn. 

Die Solo- und Kammermusikauftritte der Geigerin führten sie auf Tournéen in verschiedenen Ländern Europas und Südamerikas, Japan und Südafrika,  in Konzertsälen wie die Kölner Philharmonie,  Gewandhaus Leipzig, Alte Oper Frankfurt am Main, Tonhalle Zürich, Auditorio Nacional Madrid, Sala Bulgaria in Sofia, KKL Luzern , Wigmore Hall London.  Als Mitglied und Konzertmeisterin der Festival Strings Lucerne hat sie zwischen 1995 und 2004 zahlreiche Konzerte im In- und Ausland gegeben, viele davon als Solistin. Sie war Gründerin des Streichtrios „Goldberg Trio Lucerne“, welches im Jahr 2008 ihr erfolgreiches Debut an der Wigmore Hall London sowie am Lucerne Festival spielte und 2010 ihre Debut-CD beim englischen Label „Guild“ herausgab. Seit 2010 führt sie das Trio unter dem Namen „lucerne string trio“ weiter, zusammen mit dem Gründercellisten Mattia Zappa und dem international renommierten Violisten Christoph Schiller. 
Ina Dimitrova wirkte zwischen 2013 und 2015 einsatzweise als erste Konzertmeisterin beim Luzerner Sinfonieorchester mit. 
Seit 2001 ist Ina Dimitrova als Professorin für Violine an der Hochschule Luzern - Musik tätig und gibt regelmässig Meisterkurse.
Sie spielt eine Violine von Joseph Panormo aus dem Jahr 1829.