В 1787 году Денисов был 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 годов. Отличился при штурме Измаила в 1790 году (первым взошёл на один из бастионов) и был награждён Орденом Святого Георгия 4-го класса. В 1791 году вновь отличился в Мачинском сражении и был награждён именной золотой медалью.