Денис Власенко родился в Москве в семье музыкантов. Окончив Хоровое училище имени А. В. Свешникова и Академию хорового искусства имени В. С. Попова, получил образование как оперно-симфонический дирижер в Московской и Санкт-Петербургской консерваториях у профессоров Владимира Понькина и Александра Титова.
Неоднократно выступал с такими солистами, как: Анна Нетребко, Юрий Башмет, Вадим Репин, Аида Гарифуллина, Денис Мацуев, Александр Рудин, Мария Гулегина, Ильдар Абдразаков, Николай Луганский, Хибла Герзмава, Сергей Крылов, Люка Дебарг, Эрвин Шротт, Джозеф Каллейа, Алессандро Сафина и многие другие артисты. Он сотрудничал со многими российскими и зарубежными коллективами: симфоническими оркестрами Московской и Санкт-Петербургской филармоний, Национальным филармоническим оркестром России, Госоркестром России имени Е.Ф.Светланова, Брюссельским филармоническим, Токийским филармоническим оркестром, Российским Национальным Оркестром, Оркестром Болонской оперы, оркестром Будапештской национальной оперы, Европейским симфоническим оркестром (Гибралтар), Государственным симфоническим оркестром Республики Татарстан, Национальным оркестром Латвии.
Среди его оперных ангажементов и выступлений в театрах мира: множество гала - концертов с участием Анны Нетребко и Юсифа Эйвазова в Королевском театре Реал (Мадрид), в Большом театре Лисео (Барселона) и в Будапештской национальной опере, оперы Россини "Путешествие в Реймс" и "Счастливый обман" на престижном оперном фестивале в Пезаро в театре Россини, гала-концерт в театре Карло Феличе (Генуя), "Турандот" Пуччини в театре Петруцелли (Бари), 3 разные постановки оперы "Травиата" Верди во Дворце изящных искусств (Мехико), в Михайловском театре (Санкт-Петербург) и в Национальном оперном театре Азербайджана, "Евгений Онегин" в Латвийской национальной опере (Рига), "Лючия ди Ламмермур" в театре Кальдерон (Вальядолид), "Граф Ори" Россини в концертном зале Бунка Кайкан (Токио), "Дочь полка" Доницетти на сцене БЗК им.Чайковского, "Севильский цирюльник" в театре Новая опера им. Колобова, "Рекивем" Верди и "Аида" в Красноярском оперном театре им. Хворостовского.
Вместе с оркестром "Новая Россия" записал музыку для церемонии Открытия и Закрытия Зимней Олимпиады в Сочи-2014. В сезоне 2016-2017 Денис Власенко - главный дирижер 4го сезона телепроекта "Большая опера" на телеканале Культура.
C 2018-2021 год вел курс "оперно-симфонического дирижирования" в Академии хорового искусства им.В.С.Попова, а также проводит мастерклассы за рубежом.
С 2022-2024 год маэстро Власенко - главный дирижер Государственного Академического Большого Театра оперы и балета имени Алишера Навои в Ташкенте (Узбекистан), где дирижировал множеством оперных и балетных спектаклей и c которым с успехом выступал на гастролях в Азербайджане, Китае и Казахстане.
С марта 2023 года Денис Власенко художестенный руководитель и главный дирижер Академического симфонического оркестра Самарской филармонии.
Его будущие ангаженты включают в себя выступления в Бразилии и Испании.