Народився 22 грудня 1978 року, м. Дніпропетровськ.
1995 року закінчив середню школу № 1 у м. Дніпропетровськ і вступив на економічний факультет у Придніпровську державну академію будівництва та архітектури.
2000 року отримав диплом магістра за спеціальністю «Економіка підприємства» Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. У старших класах (1993–1995) з метою вдосконалення мовних навичок проходив навчання в Німеччині. Вільно володіє англійською та німецькою мовами.
З 1998 — провідний спеціаліст з зовнішньоекономічних зв'язків НПК «ІСТА» (з 2002 — міжнародна науково-промислова корпорація «ВЕСТА»).
2002–2003 — віце-президент з економіки МНПК «ВЕСТА».
2003–2006 — заступник голови правління з економіки, 2006-2010 — перший віце-президент ЗАТ «ВЕСТА-Дніпро».
З 2004 — почесний президент Федерації кіокушин-кан карате України, — голова комітету з нагляду.
2010–2012 — перший віце-президент з фінансово-економічних та комерційних питань ПАТ «МНПК «ВЕСТА».
Був членом Політради «Єдиного центру».
Майстер карате (чорний пояс 1-й дан).
Народний депутат України 7-го скликання з 12 грудня 2012 від партії Всеукраїнське об'єднання «Батьківщина», № 34 в списку. Секретар Комітету з питань фінансів і банківської діяльності.
26 жовтня 2014 року було обрано до Верховної Ради України VIII скликання від «Народного фронту».
1 листопада 2018 року було запроваджено російські санкції проти 322 громадян України, включаючи Дениса Дзензерського.
В січні 2020 року Національне антикорупційне бюро України оголосило в розшук народного депутата VII і VIII скликань Дениса Дзензерського.
На сайті Міністерства внутрішніх справ він значиться як особа, яка переховується від органів досудового розслідування. Дата зникнення - 5 грудня 2019.
Його звинувачують за ч. 1 ст. 366 Кримінального кодексу - декларування недостовірної інформації. Це карається штрафом від 42 500 до 51 000 гривень, або громадськими роботами на строк від 150 до 200 годин, або позбавленням волі до двох років.
В листопаді 2019 року НАБУ повідомило Дзензерському про підозру в тому, що він не вказав у своїх деклараціях за 2015-2018 роки наявність невиконаних фінансових зобов'язань перед банками в розмірі 4,7 млрд гривень.
На початку 2019 року Спеціалізована антикорупційна прокуратура робила генпрокурору Юрію Луценку подання на нардепа Дениса Дзензерського, який не вказав фінансових зобов'язань на суму понад 4 млрд гривень. Луценко так і не вніс це подання до Верховної Ради.
Денис Дзензерський обіймав посаду заступника голови комітету Верховної Ради з питань фінансової політики та банківської діяльності. У Раду пройшов під №24 списку партії "Народний фронт", яку очолює експрем'єр Арсеній Яценюк.
Спільно з батьком - підприємцем з Дніпра Віктором Дзензерським - володіє холдингом "МНПК Веста", який є найбільшим виробником і експортером автомобільних акумуляторних батарей.
Був одружений з Дзензерською Маріанною Оганесівною. Від шлюбу має двох дітей: син Дзензерський Олександр Денисович та донька Дзензерська Єлизавета Денисівна.
14 лютого 2016 року повінчався з колегою по Раді Тетяною Донець. 26 січня 2017 року у пари народилася донька.
31.01.2023