Die olympische Saison begann mit gemischten Resultaten für Denissjew/Antonow. Nach einem siebten Rang in Lillehammer folgte ein 16. Platz in Igls, ein achter Platz in Winterberg, ein 12. Rang in Königssee sowie Platz 20 in Oberhof und sieben in Altenberg. In Sigulda konnten sie ihre beste Platzierung in einem Weltcuprennen auf Platz sechs verbessern und schafften es damit erstmals zur Siegerehrung. Es waren zugleich die Europameisterschaften 2014, auch in diesem Rahmen wurden sie Sechste. In der Weltcup-Gesamtwertung wurden sie Elfte. Bei den Olympischen Winterspielen 2014 von Sotschi gehörten Denissjew/Antonow als eines der russischen Doppel zum erweiterten Favoritenkreis, was sie mit dem fünften Rang bestätigen konnten. In den Einzelwertungen der Läufe waren sie Sechste und Siebte. Damit waren sie das beste russische Doppel und durften gemeinsam mit Tatjana Iwanowa und Albert Demtschenko im Staffelrennen antreten. Hierbei gewannen sie hinter dem deutschen Team und vor der Vertretung Lettlands bei dem erstmals bei Olympischen Spielen durchgeführten Wettbewerb die Silbermedaille. Aufgrund der Erkenntnisse aus dem McLaren-Report wurden Iwanowa und Demtschenko im Dezember 2017 aufgrund von Dopingvergehens die Medaillen wieder aberkannt, womit auch der Medaillenverlust von Denissjew/Antonow verbunden war. Nach einem erfolgreichen Einspruch vor dem Internationalen Sportgerichtshof (CAS) wurde die Entscheidung im Januar 2018 wieder aufgehoben.