In 2015 won Dennis in Utrecht de openingstijdrit van de Ronde van Frankrijk. Hij mocht daarom ook de gele trui aantrekken, die hij een dag later verloor aan Fabian Cancellara. Later dat jaar werd hij met zijn ploeg BMC wereldkampioen op de ploegentijdrit bij het WK wielrennen in Richmond in de Verenigde Staten. In 2016 nam Dennis deel aan de wegwedstrijd op de Olympische Spelen in Rio de Janeiro, maar hij reed deze niet uit. Vier dagen later werd hij vijfde in de tijdrit, waarin hij door een fietswissel niet mee kon doen om de winst.