En 2017, elle se tourne vers le biathlon, et se fait rapidement remarquer par sa puissance sur les skis, tout en progressant au tir. Elle remporte ses deux premières victoires en Coupe du monde dès le début de la saison 2017-2018 en s'imposant dans le sprint et la poursuite d'Östersund les 1er et 3 décembre 2017 puis participe à ses deuxièmes Jeux Olympiques à PyeongChang avec l'équipe allemande de biathlon, où son meilleur résultat est une place dans la poursuite. Lors de l'hiver 2018-2019, Denise Hermann s'adjuge une nouvelle victoire en Coupe du monde en gagnant la poursuite de Soldier Hollow trois semaines avant de devenir le 10 mars championne du monde de la discipline à Östersund : malgré deux erreurs sur son 3e tir, elle signe le meilleur temps à ski et devance Tiril Eckhoff () et Laura Dahlmeier () de 31 secondes. Elle est également médaillée d'argent du relais mixte dans ces Mondiaux, avec Vanessa Hinz, Arnd Peiffer et Benedikt Doll derrière la Norvège et devant l'Italie. Elle prend pour finir la médaille de bronze de la mass-start gagnée le 17 mars par Dorothea Wierer.