Présent aux Jeux olympiques de 1996 disputés à Atlanta, Denys Sylantyev se qualifie pour la finale du 200 mètres papillon dont il est sixième. Champion du monde de cette distance deux ans plus tard, il devance alors Franck Esposito de 16 centièmes et est nommé nageur européen de l'année. Aux Jeux olympiques de Sydney, Sylantyev obtient la médaille d'argent de la distance derrière Tom Malchow. Quatre ans plus tard, après avoir obtenu un titre européen, Sylantyev est le porte-drapeau de l'Ukraine aux Jeux olympiques d'Athènes.