Денис Шаповалов родился в 1974 году в городе Чайковский. В 1998 году окончил Московскую государственную консерваторию имени П. И. Чайковского (класс профессора Наталии Шаховской) и стал победителем XI Международного конкурса имени П. И. Чайковского. После окончания аспирантуры МГК был приглашен в родной вуз преподавателем, где работал до 2012 года.
Выступает на крупнейших сценах мира, участвует в престижных международных фестивалях – в Германии, Италии, Франции, Финляндии, Бразилии, Японии, Китае, Литве и других странах. В 2000 году дебютировал в США на Всемирном конгрессе виолончелистов, год спустя стал победителем Виртуального музыкального конкурса (США).
Неоднократно выступал с оркестрами под управлением Мстислава Ростроповича, а также с известными коллективами под управлением Владимира Спивакова, Владимира Федосеева, Александра Ведерникова, Лорина Маазеля, Юрия Башмета, Джанандреа Нозеды, Юкки-Пекки Сарасте, Эндрю Литтона и других. Играл в ансамбле с Родионом Щедриным, Вадимом Репиным, Николаем Цнайдером, Алексеем Любимовым, Александром Гиндиным, Джоном Накамацу, Андресом Мустоненом.
Концерты виолончелиста неоднократно записывали и транслировали ГТРК «Культура», Баварское радио, Радио Франс, компании Mezzo, Cenqueime, Bayern Klassik, Das Erste ARD. Музыкантом выпущено несколько компакт-дисков, в том числе альбом Great Cello Concertos с «Виртуозами Москвы» под управлением Саулюса Сондецкиса.
Артист регулярно проводит мастер-классы, входит в состав жюри международных конкурсов. В 2011 году вел на телеканале «Культура» программу «Золотые страницы Конкурса имени П. И. Чайковского». В 2014 году инициировал собственный образовательный проект – Международную передвижную виолончельную академию. Активно участвует в джазовых и рок-проектах, а также в исполнении современной академической музыки. Многие современные авторы посвятили ему свои произведения.
С 2006 года, после окончания ассистентуры-стажировки МГК по специальности «оперно-симфоническое дирижирование» (класс профессора Валерия Полянского), Денис Шаповалов выступает как дирижер за пультом известных российских и зарубежных оркестров. В их числе ГСО «Новая Россия», Национальный филармонический оркестр Беларуси, Камерный оркестр Вильнюсской филармонии (Литва), Belgrade Strings (Сербия), Государственный симфонический оркестр Черногории, оркестры филармоний Алма-Аты, Астаны, Караганды, Самары, Воронежа, Томска, Сургута, Нижнего Новгорода, Астраханского театра оперы и балета и другие.
В 2016 году Денис Шаповалов обратился к композиторскому творчеству. В числе его произведений – Concerto di Bravura для виолончели и камерного оркестра, «Итальянская сюита» для виолончели соло (по заказу фестиваля ArtDialog, Швейцария), «Рок-вариации на тему рококо Чайковского» для электровиолончели с оркестром (по заказу фестиваля Krakow PROMS, Польша), концерт-фантазия Rencontres Musicales для виолончели с оркестром (посвящен Мстиславу Ростроповичу), «Симфонии в стиле Рок», Tribute to Pink Floyd для виолончели с оркестром. Зимой 2019–2020 гг. Денис Шаповалов инициировал музыкальный фестиваль «Концертный залп #Рязань», в рамках которого состоялась премьера его вокального цикла «Рождественская звезда» для виолончели и камерного хора на стихи русских поэтов, а также был представлен кроссовер-проект We Will Folk You! с народным хором и оркестром.
Денис Шаповалов – первый в мире академический музыкант, давший концерт на Северном Полюсе.