Воспитанник атырауского футбола, 28-летний полузащитник Денис Родионов подписал контракт с «Жетысу», за который выступал в 2009-2010 годах.

В казахстанской премьер-лиге Денис Родионов дебютировал за три дня до своего 17-летия в матче «Атырау» — «Актобе-Ленто» (1:0), выйдя на замену на 58-й минуте вместо Гурама Макаева. Всего в тот сезон сыграл 5 матчей.

Всего за «Атырау» сыграл 146 матчей (2-й результат в истории клуба), забил 15 мячей (6-й результат в истории клуба). Также выступал за «Алма-Ату» 28 матчей, 2 гола и «Жетысу» 18 матчей, 1 гол. Всего в 192 матчах забил 18 мячей.

В составе национальной сборной Казахстана сыграл 13 матчей, 1 гол.