S-a legitimat în anul 1961 la Rapid București, a trecut după doi ani la T.U.G, unde în 1964 a fost descoperit de antrenorul Traian Ionescu, cel care l-a transferat la Dinamo, club în cadrul căruia a realizat marile performanțe ale activității sale de jucător. Atacant de mare valoare, Dumitrache a făcut parte din lotul echipei naționale de fotbal a României, prezentă la Campionatul Mondial de fotbal din Mexic, 1970, numărându-se printre componenții săi de bază. Florea Dumitrache a fost un jucător remarcat prin driblingurile sale de excepție, foarte derutante, dar și prin eficacitatea și spectaculozitatea loviturilor de cap.