Der 1,82 m große Denissow war 2008 russischer U23-Meister. Seine erste internationale Medaille im Erwachsenenbereich gewann er bei den Weltmeisterschaften 2009 in Rotterdam. Im Viertelfinale besiegte er Dominique Hischier aus der Schweiz und im Halbfinale den Usbeken Dilshod Choriyev. Im Finale unterlag Denissow dem Südkoreaner Lee Kyu-won. Im Jahr darauf fanden die Weltmeisterschaften in Tokio statt. Denissow unterlag im Viertelfinale Elxan Məmmədov aus Aserbaidschan. Mit Siegen über den Brasilianer Tiago Camilo und den Georgier Warlam Liparteliani erkämpfte Denissow eine Bronzemedaille. Denissow und Liparteliani standen sich auch im Halbfinale der Europameisterschaften 2011 in Istanbul gegenüber und wieder gewann Denissow. Im Finale siegte der Grieche Ilias Iliadis gegen Denissow. Vier Monate später unterlag Denissow auch im Halbfinale der Weltmeisterschaften 2011 in Paris gegen Iliadis. Den Kampf um eine Bronzemedaille verlor er gegen den Kubaner Asley González. Bei den Olympischen Spielen 2012 in London bezwang Denissow im Achtelfinale den Briten Winston Gordon und im Viertelfinale den Griechen Ilias Iliadis. Im Halbfinale unterlag er Asley González und anschließend verlor er auch den Kampf um eine Bronzemedaille gegen den Japaner Masashi Nishiyama.