Mihai Dima a absolvit, în 1992, Facultatea de Fizică a Universității din București, fiind în prezent profesor în cadrul acesteia. De asemenea, este absolvent al Facultății de Cibernetică din cadrul ASE. În 2002 și-a finalizat doctoratul tot în cadrul Facultății de Fizică.
Noul președinte al ANCSI a avut mai multe stagii de cercetare în Germania, iar în 2004 a primit Bursa Humboldt la Universitatea din Bremen și Institutul Alfred-Wegener Institut pentru Cercetări Polare și Marine (Germania), cu proiectul „Studiul variabilității climatice folosind date observaționale, înregistrări proxy și Modele de Circulație Generală”.
În 2011-2012 a fost președintele Comisiei de Științele Pământului din cadrul Consiliului Național al Cercetării Științifice (CNCS), iar în 2013 a fost ales președinte al CNCS.