Широкую популярность актеру принесла роль Антона Астахова в сериале «Кармелита». По мнению некоторых зрителей, Денис создал такой образ, что за его судьбой гораздо интереснее наблюдать, чем даже за судьбой главной героини.
Перед зрительской аудиторией Денис Матросов впервые предстал в 1989 году в качестве ведущего знаменитой детской передачи «В гостях у сказки». Тогда же он был принят на актёрский факультет Школы-студии МХАТ, в которой учился до 1991 года.
В 1990 году состоялся дебют актера в кино. Денис снялся в эпизодической роли фотографа Лехи в психологическом детективе «Сделано в СССР».
С 1991 по 1994 год Денис учился в театральном училище им. Щепкина на курсе Н.А.Верещенко. А по окончании учебы был зачислен в труппу Театра Российской Армии. Здесь он отработал 8 лет.
Параллельно актер пробовал себя в дубляже фильмов, мультфильмов, компьютерных игр. Кстати на этом поприще он преуспел. Многим известен его голос по таким персонажам, как тигра в мультфильме «Винни-пух», чёрная утка в одноимённом мультфильме. Его голосом говорят все персонажи в компьютерной игре «Рыбка Фреди» и множестве других игр.
С февраля 2003 года актер участвует в проекте известного немецкого дирижера Герда Альбрехта. Это концертный вариант «Евгения Онегина» с музыкой Прокофьева, которую композитор написал ещё в 1936 году для спектакля Таирова.
В течение десяти лет Денис Матросов практически не снимался в кино. Лишь в 1997 году он сыграл роль Мити в теленовелле Константина Антропова «Любовь на плоту», поставленной по рассказу Максима Горького.
Зато, начиная с 2001 года, Матросов стал регулярно появляться в различных сериалах и фильмах. Сначала в небольших, эпизодических ролях - карточного шулера в сериале «Остановка по требованию-2», крупье в криминальной драме Георгия Шенгелия «Мусорщик» и других картинах. Затем последовали и более серьезные роли. Так в сериале «Две судьбы» он сыграл Вадима, в сериале «Люди и тени-2» - Виталия Литовцева, а в сериале «Подари мне жизнь» - Костю.
Широкую популярность актеру принесла роль Антона Астахова в сериале «Кармелита». По мнению некоторых зрителей, Денис создал такой образ, что за его судьбой гораздо интереснее наблюдать, чем даже за судьбой главной героини.
На съемках популярного сериала «Две судьбы» к Денису пришла любовь. Его избранницей стала актриса Мария Куликова, игравшая в сериале одну из главных ролей. Мария еще до окончания съемок переехала к Денису. Однако официально зарегистрировали они свои отношения позже. Мария Куликова рассказывала: «Три раза неудачно ходили в ЗАГС – то закрыто, то документы не принимают. Поженились экспромтом, неожиданно. Ночью он мне сделал предложение, а утром мы уже уламывали чиновников, сославшись на скорые гастроли. Получилось очень весело. <…> Отмечали в ресторанчике с близкими друзьями. Моя семья была в восторге, потому, как Дениса все обожают. Он компанейский, добрый».