Пламен Димитров завършва Техникум по електротехника в гр. Русе, а по-късно се дипломира като машинен инженер във Висшето военноморско училище „Никола Й. Вапцаров” във Варна. От 1997 до 1999 г. продължава висшето си образование в Пловдивски университет „Паисий Хилендарски”. Дипломира се като магистър по „Управление на човешките ресурси”. Завършва няколко специализации, сред които – „Професионално обучение и кредитни съюзи” в Madison, USA (САЩ) през 1995 г. и „Индустриални отношения” в Институт за индустриални отношения и мениджмънт „ОКОМ” през 1996 г. Трудовата му биография започва през 1989 г. като корабен инженер в Български морски флот, където работи до 1991 г.