Емил Димитров е роден в семейство на артисти-илюзионисти. Баща му е Димитър Димитров, известен като Факира Мити. Mайка му е французойката Анастасия Димитрова (по мъж), асистентка на Мити, с артистично име Мадам Сиси, рано развела се с баща му и завърнала се във Франция, тя често бива посещавана в родината си от Емил.

Като ученик се увлича по рисуването и по класическата музика, започва да композира с акордеона си, участва в училищни пиеси. Приет е да следва актьорско майсторство във ВИТИЗ "Кръстьо Сарафов" през 1960 г. В същата година дебютира като певец в концерт с водещ Коста Цонев и изпълнява своята авторска песен "Арлекино", акомпанирайки си на акордеон. Това поставя началото на една дълга и успешна кариера като поп изпълнител, музикант и композитор. Изнася концерти в почти всички европейски страни. Най-големи успехи има в СССР и Франция. В началото на 1960-те концертира в България и чужбина с Мария Косева. Създава оркестър "Синьо-белите", чийто диригент и ръководител е Митко Щерев.

Емил Димитров става първият български член на Съюза на френските композитори, но заради липса на музикално образование не е приет в българския съюз.

Женен е за кратко за Грета Ганчева. От брака си с Мариета Гьошева има син - Емил Димитров-син, който издава албуми с хитовете на баща си през последните години.

От 1999 г. Емил Димитров не се занимава активно с музика поради влошеното си здраве след прекаран мозъчен инсулт.
Умира на 30 март 2005 г. в София.