Сын генерал-майора К. П. Денисова и племянник Ф. П. Денисова, родился в станице Пятиизбянской 2-го донского округа Всевеликого Войска Донского. В 1775 году был вывезен отправившимся на службу отцом в Петербург, где обучался наукам в частном пансионе. В 13 лет, по обычаю того времени, был записан на службу казаком,а 12 апреля 1777 года, получил чин есаула, а в 1780 году был произведен в поручики. В 1787 году назначен в Ново-Донское войско под команду полковника Платова, где и формировал казачий полк, во главе которого он принял участие в Русско-турецкой войне 1787-1792 гг. Отличился при штурме Измаила в 1790 году (первым взошел на один из бастионов) и был награжден Орденом Святого Георгия 4-го класса. В 1791 г. вновь отличился в Мачинском сражении и был награжден именной золотой медалью. В 1792 и 1794 гг. воевал с польскими конфедератами. Особенно отличился в сражении при Мацейовицах, получил в боях несколько ранений и был награжден несколькими орденами. В 1796 г. волонтером принял участие в Персидском походе. В 1799 г. с блеском проявил свои воинские способности в Итальянском и Швейцарском походах Суворова, командуя всеми казачьими полками, был произведен в генерал-майоры (за сражение при Нови) и награжден несколькими орденами. В 1805-1806 гг. исполнял обязанности наказного атамана Войска Донского. Принял участие в кампании 1807 г. против французов и в 1808-1811 гг. находился на театре военных действий с турками. Во время Отечественной войны 1812 года был специально оставлен на Дону в должности наказного атамана, сформировал и отправил к действующей армии 26 ополченческих казачьих полков. В 1813 г. «за благоразумные распоряжения» ему присвоили чин генерал-лейтенанта. После смерти М. И. Платова в 1818 г. был назначен донским войсковым атаманом. Предпринял попытку реформировать жизнь и устройство Войска. Но в разработке нового положения о Войска столкнулся с оппозицией старшинских кланов, поддержанных генерал-адъютантом А. И. Чернышевым, из-за которого он в 1821 г. был снят с должности и отдан под суд. Все предпринятые усилия по оправданию ни к чему не привели. Судебное дело до его смерти так и не закрыли. В последние годы жизни занимался написанием мемуаров, которые частично после его кончины публиковались в журнале «Русская старина». В августе 1904 г. его имя (как почетного шефа) было присвоено 7-му Донскому казачьему полку.