Денис Вячеславович Васильев появился на свет в семье врачей 12 мая 1987 года в Москве.
С 8 лет он активно занимался футболом, пока в 12 лет не попал в театр. Оказавшись в Московском молодежном театре Вячеслава Спесивцева, Денис остался под большим впечатлением. Спорт тут же отошел на второй план, когда парень оказался на сцене. Обаятельного подростка пригласили играть в молодежных спектаклях, и он не упустил шанса. На протяжении трех лет школьник делал свои первые шаги в актерской профессии. Юноша сыграл с десяток ролей, ему удалось, в частности, исполнить шекспировского Ромео. Поэтому после окончания школы выбор Дениса никого не удивил – он поступил в Высшее театральное училище имени М. С. Щепкина (на курс Виктора Коршунова).
Денис дебютировал на телеэкрана еще будучи студентом. В 19 лет он появился в мелодраме «Цветы для Снежной королевы» (2006), где сыграл красавца жениха одной из героинь. Через год Денис Васильев появился в еще одной мелодраме – «Ностальгия по будущему» (2007), где сыграл одного из главных героев. Актер воплотил образ романтичного юноши, влюбленного в тяжелобольную девушку. До окончания училища, Денис также успел сняться в роли еще одного мужа – в мелодраме «Две истории любви» (2008).
В 2008-м году по окончании театрального училища Денис Васильев поступил на службу в Театр имени Владимира Маяковского, где впоследствии проработал около года.
Молодой выпускник с первых шагов заявил о себе театральному сообществу, став лауреатом конкурса «Золотой лист–2008» и заполучив титул лучшего актера за роль Джона Бьюкенена в его дипломном спектакле «Лето и дым» по произведению Теннесси Уильямса. Он также получил I премию XIII Ежегодного конкурса студенческих работ по художественному слову им. М. Н. Ермоловой.
После ухода из Театра имени Маяковского Денис Васильев начал принимать участие в спектаклях театральной компании «Наш театр» («LoVe», «Ублюдки») и Театра С. А. Д. («Аркадия», «Балаган»).
Также актер сосредоточился на телекарьере. В 2010-м году он появился в мелодраме «Голубка» и детективном сериале «Шериф». Затем сыграл второстепенных персонажей в сериалах «Стреляющие горы» (2011) и «Однажды в Ростове» (2012).
В 25 лет Денис Васильев удостоился главной роли в телесериале, выходящем на Первом канале – «Единственный мой грех» (2012) режиссера Каринэ Фолиянц.«Я играю цельного человека, который живет по совести, по сердцу, по принципам и не изменяет им. Мой персонаж грешен в том, что он влюбился в человека, в которого не нужно было влюбляться – в молодую жену своего отца», – говорил актер.
Появление в главной роли в сериале популярного телеканала принесло Денису Васильеву первую небольшую известность. Следом он исполнил ведущего персонажа сериала «Серьезные отношения» (2013) – обаятельного хитреца Глеба. А затем получил главные роли сразу в двух крупных украинских проектах. Сыграл медика в украинской версии популярного американского телесериале «Скорая помощь» (2014). Этот проект рассказывает о жизни приемного отделения больницы, ее сотрудников и пациентов. И полицейского в сериале «Курортная полиция» (2014), повествующем о работе тестового подразделения МВД на берегу Черного моря.
В 28 лет Денис впервые получил работу в большом кино – второстепенную роль студента в амбициозной картине Никиты Михалкова «Солнечный удар» (2015).
