Денис Прокопенко — нащадок етнічного карела. Його дід живим повернувся з радянсько-фінської (Зимової) війни 1939—1940 років..

Закінчив факультет германської філології Київського національного лінгвістичного університету за спеціальністю «Викладач англійської мови». Водночас займався спортом. Один з активних уболівальників (ультрас) «біло-синіх» — футбольного клубу «Динамо» (Київ). Одружений з Катериною Прокопенко.

З 11 липня 2014 року брав участь в антитерористичній операції на сході України у складі «Азову». В «Азові» виявив лідерські якості і став командиром взводу, роти, а згодом батальйону. У липні 2017 року призначений командиром Окремого загону спеціального призначення «Азов». Став наймолодшим командиром в історії ЗСУ та НГУ.

Російське вторгнення в Україну (2022)
24 лютого 2022 року «Азов» під командуванням Дениса Прокопенка зайняв оборону Маріуполя і прилеглих сіл. 7 березня, в ході російського вторгнення в Україну, Денис Прокопенко закликав закрити небо над Україною і зарадити гуманітарному колапсу в Маріуполі, адже «ворог порушує правила війни, обстрілюючи цивільних і руйнуючи інфраструктуру міста, а також піддає маріупольців геноциду».

19 березня президент України Володимир Зеленський надав звання Героя України командирам підрозділів, які продовжували оборону Маріуполя — Денису Прокопенку та командиру 36-ї бригади морської піхоти Володимиру Баранюку.

18 квітня почалася блокада «Азовсталі». Денис став голосом полку «Азов» і регулярно записував відео про ситуацію на заводі.

4 травня командир полку «Азов» Прокопенко повідомив, що російським військовим вдалося прорватися на територію «Азовсталі», але гарнізон продовжує виконувати наказ утримувати оборону.

8 травня дав інтерв'ю «Українській правді» з оточеної «Азовсталі», де розкритикував дії військовиків, які обороняли лінію розмежування з Кримом.

20 травня повідомив, що на 86-й день кругової оборони Маріуполя був отриманий наказ від вищого військового керівництва про збереження життя та здоров'я військовослужбовців гарнізону і припинення оборони міста. Першочергові вимоги про евакуацію цивільних, поранених і загиблих були виконані.

Спочатку всі полонені перебували в Оленівці. Через кілька днів Дениса Прокопенка та весь командний склад оборонців Маріуполя вивезли до Москви, ймовірно в «Лефортово».

21 вересня 2022 року звільнений з полону внаслідок обміну полоненими[18][19]. Інтернований на території Туреччини разом з командирами оборонців Маріуполя: Святославом Паламарем, Олегом Хоменком, Сергієм Волинським, Денисом Шлегою.

8 липня 2023 року повернений на територію України.