Денис Зайцев родился 2 мая 1975 года в Ленинграде.
На съёмочную площадку попал по счастливой случайности, в 1984 году снявшись в фильме Леонида Нечаева «Рыжий, честный, влюблённый» в роли лисёнка Людвига XIV, принесшей Денису широкую популярность. В 1985 году он снялся в фантастическом фильме «Гум-гам», позже — в детском музыкальном фильме «Питер Пэн».
В 1997 году Денис окончил в Санкт-Петербургскую академию театрального искусства, курс Андрея Андреева. Ещё студентом играл на сцене ТЮЗа, а после окончания академии театрального искусства, был зачислен в труппу Санкт-Петербургского театре комедии имени Н. П. Акимова, где первым его спектаклем была «Ночь в Венеции».
Снимался в рекламе, а также в фильмах «Зимняя вишня 3», «Бесноватые». Его наиболее известная «взрослая» роль — поручик Берг в сериале «Империя под ударом» в 2000 году.