Денис Корнилов начал привлекаться в национальную сборную в 2003 году. С декабря того же года он участвует в Кубке мира. Самым успешным сезоном Кубка для Корнилова стала зима 2006/07, когда он занял 19-е место в общем зачёте; лучшим результатом на этапе стало 5-е место. В январе 2007 года россиянин выиграл Универсиаду на большом трамплине и взял «бронзу» на нормальном. В следующем сезоне Корнилов стал в Кубке 22-м, дважды становившись 5-м на этапах. В сезоне 2008/09 он занял 30-е место в Кубке, лучшим результатом на этапе было 7-е место. В следующем Кубке россиянин лишь трижды проходил во вторую попытку.