Направленный к Измаилу, он разбил 6-тысячный турецкий отряд, вышедший из крепости ему навстречу, и захватил 1700 пленных и 12 знамён; 22 сентября 1770 года взял крепость Татар-Бунар, захватив в ней 23 пушки и 15 знамён, затем разбил турок при устье Дуная, взяв 12 знамён, и участвовал при взятии крепостей Аккермана, Тульчи (в 1770 году), Бабадага и Исакчи (в 1771 году).
В 1772 году он снова разбил турок при Горы-балах, отняв 4 пушки и 17 знамён, и при взятии Силистрии был впервые ранен пулей в ногу.
В 1773 году участвовал в поражении турок у озера Карасу, причем взял много пленных, 5 знамён и 8 пушек и под Варной снова был ранен пулей в грудь. Произведённый в том же году в майоры армии, Денисов в 1774 году разбил под Силистрией корпус Кара-паши, взял его лагерь, 2 пушки и 9 знамён; двигаясь затем к местечку Базарджику, он атаковал 7-тысячный конный корпус Черкеса-паши и, гоня его, смял 13-тысячный турецкий отряд у Базарчука, захватил лагерь, 12 пушек и 13 знамён; 15 июня того же года Денисов вторично разбил Черкеса-пашу у Ени-Базара, захватив 4 знамени, 17 июня разбил под Шумлой 17 тысяч турецкой конницы и, направленный затем к Балканам, прогнал за них Юсуфа-пашу, причём был ранен пулей в левый бок. Вернувшись после сего к Шумле, принял участие в отражении вылазки из неё турок и снова был ранен двумя пулями в левую ногу. Вынужденный вследствие многих ранений оставить на время строй, Денисов, по окончании 1-й турецкой войны, награждён был 10 июля 1775 года орденом Георгия 4-й степени.
В течение одной лишь этой войны с Турцией Денисовым было взято всего у неприятеля 2797 человек пленными, 108 знамён и 68 пушек. О храбрости его создались легенды, и прозвище «Денис-паша» наводило ужас на турок.
По выздоровлении от раны и при занятии полуострова Крыма, Денисов в 1779 году снова появился на театре военных действий, на этот раз в Крыму против бунтовавших татар, в 1780 году был вызван в Санкт-Петербург, а в 1783 году снова отправлен в Крым, в помощь Суворову.
За многие отличия по службе Денисов в 1784 году произведён был в бригадиры, а 30 мая 1787 года в генерал-майоры а также получил золотую саблю с бриллиантами и надписью «За храбрость».
Денисов принял участие и во 2-й турецкой войне. Как один из наиболее отличившихся на штурме Очакова в 1788 году, Денисов был отправлен Потёмкиным в Санкт-Петербург «с регалиями».
Императрица Екатерина II, придавая большое значение ведшимся в то время военным действиям со Швецией, отправила Денисова в действующую армию. Денисов и здесь покрыл себя славой, разбив шведов у деревни Кире при переправе у Парусальми, при деревнях Капиасы и Кутти, на реке Кюмень и у кирки Вилькеной. В последнем деле противником его явился сам шведский король Густав III, стоявший во главе 7-тысячного корпуса. На вопрос императрицы Екатерины, как он, Денисов, осмелился со своими малыми силами напасть на самого короля, Денисов ответил: «Смелость отворяет широкие ворота к победе».