Денис Николаевич Вороненков родился 10 апреля 1971 года в Горьком (ныне Нижний Новгород). Окончил Ленинградское суворовское военное училище (1988), Военный университет Минобороны (1995), юрфак Рязанского педуниверситета (1996).
В 1995-1999 годах служил в органах военной прокуратуры. С 2000 года работал старшим референтом в Госдуме. 15 августа 2001 года газета "Собеседник" сообщила, что в апреле того же года господин Вороненков задерживался при получении $10 тыс. от коммерсанта Евгения Тростенцова за лоббирование его интересов в Госдуме, но 30 июля дело было закрыто. В 2001 году работал советником гендиректора судебного департамента при Верховном суде. В 2001-2006 годах — заместитель мэра Нарьян-Мара, заместитель главы администрации Ненецкого автономного округа Владимира Бутова по недропользованию, первый заместитель главы администрации НАО по работе с правительством РФ и Федеральным собранием. С 2006 года — доцент, профессор, с 2010 года — завкафедрой теории и истории государства и права Юридического института (Санкт-Петербург). Доктор юридических наук, тема диссертации — "Теоретические и нормативные основы судебного контроля в механизме разделения властей", имеет более 90 научных публикаций. Также возглавлял управление Международного конгресса промышленников и предпринимателей по взаимодействию с правительством.
С декабря 2011 года — депутат Госдумы от КПРФ, член комитета по безопасности и противодействию коррупции. Соавтор 24 законопроектов, в частности о запрете иностранцам контролировать больше 20% капитала СМИ. В июне 2013 года КПРФ безуспешно выдвигала его в аудиторы Счетной палаты. В июне 2014 года сообщалось о его возможном выдвижении в главы Нижегородской области.
8 декабря 2013 года господин Вороненков был госпитализирован после драки в ресторане с экс-сотрудником ФСБ Андреем Мурзиковым. Позже стало известно о письме заочно осужденной в России предпринимательницы Анны Эткиной генпрокурору Юрию Чайке. Она обвинила господ Вороненкова и Мурзикова в организации убийства ее партнера по бизнесу Андрея Бурлакова.
Согласно декларации о доходах, в 2013 году заработал около 2,5 млн руб., его супруга — 0,8 млн руб.