Научните интереси на доц. д-р Димитрина Полимирова са в областта на компютърната вирусология и киберсигурността, с фокус върху анализ и оценка на зловреден софтуер, сигурност на информационни и комуникационни системи, както и стратегии за противодействие на възникващи киберзаплахи. Специализирана е в разработването на научнообосновани подходи за оценка на сигурността и участва активно в дейности, свързани със стратегическо технологично предвиждане.