Денис Александрович Попов родился 4 февраля 1979 года в Новороссийске.
В 17-летнем возрасте в составе новороссийского «Черноморца» дебютировал в чемпионате России 4 мая 1996 года в Сочи в матче 10-го тура против местной «Жемчужины» (1:0). В 1996 году сыграл за основной состав «Черноморца» ещё одну игру, а в основном выступал за дубль в третьей лиге России. В 1997 году Попов провёл сезон в клубе «Кубань» Славянск-на-Кубани, который также выступал в третьей лиге России. За 27 игр он забил 16 голов, а его команда заняла первое место в своей зоне и вышла во второй дивизион, Попов же вернулся в «Черноморец». Следующие три года (1998—2000) он хорошо проявил себя в играх за новороссийский клуб и был приглашён в ЦСКА. За время выступлений в армейском клубе стал чемпионом России и обладателем Кубка, также несколько раз вызывался в национальную сборную. В 2004 году перешёл в другой клуб премьер-лиги — краснодарскую «Кубань». 2005 год футболист провёл в «Кубани», в 2006 году был отдан в аренду сначала в «Черноморец», а потом в белорусский клуб «Динамо» Минск.2007 год Попов начал выступлениями за «Спартак-Нальчик», также на правах аренды. В мае 2007 было сообщено, что клуб не будет продлевать арендного соглашения с «Кубанью» по поводу футболиста, и он покидает команду. После окончания контракта с «Кубанью», в конце декабря 2007 года, Денис Попов вернулся в новороссийский «Черноморец». В конце августа 2008 года подписал с московским «Торпедо» контракт до конца 2009 года. По итогам сезона 2008 стал лучшим бомбардиром первого дивизиона.В мае 2009 года на правах свободного агента покинул «Торпедо».В конце июля 2009 года подписал контракт с ФК «Химки». Проведя две игры в РФПЛ и один матч в первенстве дублёров, затем покинул клуб, занявший последнее место в лиге.
Дебютировал в сборной России 6 июня 2001 года, последнюю игру провел 7 июня 2003 года, приняв участие в пяти матчах.
Тренерскую карьеру начал в любительской команде «Спартак» Геленджик в высшей лиге Краснодарского края. 25 сентября 2016 года назначен главным тренером клуба ПФЛ «Дружба» Майкоп. В ноябре 2017 года покинул «Дружбу». С февраля 2019 — тренер в минском «Динамо». С января 2020 — старший тренер СКА Ростов-на-Дону. 25 января 2021 года был назначен исполняющим обязанности главного тренера клуба, спустя два дня назначен главным тренером. 26 июня покинул клуб.
Тренировал сборную группы 1 ПФЛ на турнире «Переправа» — 2021, с которой занял 1-е место, став лучшим тренером турнира.
В 2021—2022 годах являлся помощником Сергея Юрана в «СКА-Хабаровске» и «Химках».
Главный тренер клуба «Уфа» c августа по октябрь 2022 года. Под руководством Попова «Уфа» провела 11 официальных матчей в которых одержала 3 победы, 3 раза сыграла вничью и потерпела 5 поражений.
23 марта 2023 года пополнил тренерский штаб «Алании». 23 ноября 2023 года покинул клуб вслед за ушедшим с поста главного тренера команды Олегом Василенко.В составе ЦСКА становился чемпионом (2003) и серебряным призёром (2002) чемпионата России, дважды обладателем Кубка России (2001/2002, 2004/2005).
С минским «Динамо» стал серебряным призёром чемпионата Белоруссии 2006 года.
