Денис Васильев родился в Москве, родители не имели к творчеству никакого отношения. С 8 лет будущий актер серьезно занимался футболом в спортивном клубе "Динамо" и мечтал стать профессиональным футболистом. Но после того, как ему не удалось пробиться в состав команды, бросил тренировки.
Чтобы чем-то занять подростка, мама предложила ему поступить в молодежную студию театра Спесивцева. Сначала он просто играл в массовке, а через полтора года ему предложили сыграть Ромео. Всерьез увлекшись театром, он узнал, что в Москве существует школа с классом с театральным уклоном, и перевелся туда.
После выпускного вместе с одноклассниками он отправился покорять театральные ВУЗы и поступил в Щепкинское училище на бюджетное отделение. Еще студентом он стал лауреатом премии "Золотой лист" в конкурсе студенческих работ имени Ермоловой. После выпуска, его приняли в труппу театра имени Маяковского.
Но актер проработал там недолго - не понравилась атмосфера в театре, да и ролей практически не предлагали, участвовал лишь в массовках. В кино начал сниматься еще студентом, и впервые появился в сериале "Цветы для снежной королевы" в 2006 году.
"...Первый кинематографический опыт для меня показался очень жестким. До этого мне никто не рассказывал, что такое кино, как проходят съемки....думал, что сначала будут репетиции, как в театре, а тут сразу поставили в кадр. Это был жуткий стресс... ", - вспоминает актер. После ухода из театра актер полностью сосредоточился на съемках.
Особую гордость у него вызывает участие в драме Никиты Михалкова "Солнечный удар", где он появился в роли второго плана. Денис не стал заложником одного амплуа. Режиссеры видят актера в самых разных образах - от героя-любовника до сотрудника силовых структур и актер может похвастаться разнообразием своих ролей.
А на роль одного из докторов в сериале "Скорая помощь" он прошел за 6 секунд. Ровно столько потребовалось режиссеру на просмотр видеопроб, чтобы сказать: - "Это то, что нам надо". Личное счастье актер нашел еще в студенческие годы. На одном курсе с ним училась Ирина Таранник, ставшая впоследствии известной сериальной актрисой.
Ирина вместе с Денисом играла в дипломном спектакле, и как и он, получила премию "Золотой лист". Помимо съемок в сериалах, супруга служит в Российском молодежном театре. С Денисом они не расставались со студенческой скамьи, а в 2014 году узаконили свои отношения.
В 2015 году у супругов родилась дочь Таисия. Родители со всей ответственностью подошли к новым обязанностям. По словам Ирины Таранник, они с мужем читают много литературы по воспитанию и развитию детей, и стараются по возможности не возить ребенка в длительные киноэкспедиции, чтобы у нее было полноценное детство. Успешные и востребованные актеры все свободное время отдают любимой дочери.