Dimetoka, Osmanlı Devleti döneminde Balkanlar ın önemli merkezlerinden biriydi. Osmanlı padişahı 1. Murat, Edirne'de Eski Saray inşa edilirken 5 yıl burada kalmış, oğlu Yıldırım Beyazıt burada doğmuştur. Önemli bir Osmanlı mimari eseri olan (halen bakımsız durumdaki) Dimetoka Çelebi Sultan Mehmet Camii (Dimetoka Beyazıt Camii de denir) bu dönemde inşa edilmiştir. Bu anlamda, Dimetoka'nın kısa bir süre için, Osmanlı Devleti'ne (Bursa'nın yanısıra) başkentlik yaptığı söylenebilir. Ayrıca, Rusya'ya karşı giriştiği Poltava Savaşı'nı kaybederek Osmanlı İmparatorluğu'na sığınan İsveç kralı Demirbaş Şarl, 1713-1714'de burada meskun tutulmuştur.
Dimetoka, esasen, 2. Balkan Savaşı'nda Enver Paşa tarafından Edirne ile birlikte geri alınan bölgenin içindedir. Ağustos 1913 Bükreş Antlaşması ile Bulgaristan sınırları içinde kalan Batı Trakya demiryolu hattının 50 km.lik bir kısmı Meriç'in batı kıyı şeridini takip ederek buradan geçmekteydi. Bu da, Bulgaristan iç bölgeleri ile Batı Trakya limanları arasındaki ulaşımın kısmen Türkiye topraklarından geçmesi sonucunu doğurmaktaydı. 1915 sonbaharında, Çanakkale Savaşı'nın kritik dönemleri aşıldıktan sonra, yeni saldırılara karşı Almanya'dan sevkedilecek malzemenin Türkiye'ye ulaşabilmesi için Bulgaristan'ın Almanya-Avusturya-Osmanlı İmparatorluğu ittifakı içinde savaşa girmesi çok önemli görülmekteydi. Savaşın her iki ittifak grubunun da uzun bir süre lobi yaptığı Bulgaristan, bu kritik bölgeyi (savaşın sonunu beklemeksizin) hemen terketmeyi kabul eden İttihat ve Terakki politikası ile cezbedildi. Böylece Dimetoka yöresi, 1915'de Bulgaristan'a bırakılarak bu ülkenin Merkezi Devletler tarafında savaşa girişinin rüşveti oldu.
I. Dünya Savaşı sonunda, Lozan Antlaşması ile kesinleşecek şekilde (Edirne'nin Meriç'in batısında bulunan semti Karaağaç hariç) Yunanistan'a dahil edilmiştir.
Günümüz Dimetoka'sının karşılaştığı en büyük sorun mütemadiyen Meriç Nehri'nin taşkınlarına uğramasıdır.