Родился 14 апреля 1978 года на Донбассе в городе Ждановка Донецкой области. Окончил на родине среднюю школу. Семья Зуевых переехала на постоянное место жительства в Белгород. Денис поступил в Белгородскую сельскохозяйственую академию. В 1997 году перевелся на биолого-химическое отделение естественно-географического факультета Белгородского государственного университета.
В 1998 году был призван в ряды Вооружённых сил, служил в Воздушно-десантных войсках в городе Туле. В 1999 году старшего сержанта Дениса Зуева направили в расположение объединённой группировки ВДВ на территорию Дагестана, а затем в Чеченскую республику в зону боевых действий. Будучи заместителем командира взвода, гвардии старший сержант Денис Зуев в составе разведроты полка совершил несколько десятков боевых выходов.
В ноябре 1999 года по личной просьбе был включен в список личного состава разведывательного взвода полковой тактической группы 119-го гвардейского парашютно-десантного полка. 28 ноября 1999 года при выполнении боевой задачи в районе посёлка Новогрозненский разведчики вышли к мощному опорному пункту боевиков-террористов, но были обнаружены и шквальным огнём прижаты к земле. Понимая, что всей группе грозит скорое уничтожение, Денис Зуев сумел по-пластунски скрытно выйти во фланг боевикам. Он принял непростое решение: вызвать огонь на себя, чтобы дать взводу возможность уйти. Двумя гранатами уничтожил пулеметный расчет боевиков, затем ворвался в опорный пункт боевиков и автоматным огнём уничтожил ещё 4-х бандитов. Захватив вражеский пулемет, сержант открыл кинжальный огонь по врагу, вызвав замешательство противника. Своими действиями он спас всю группу и прикрыл её отход, но сам остался один в окопах врага.
Опомнившись, боевики открыли по отважному десантнику бешеный огонь. Несмотря на ранение, Денис продолжал вести огонь и уничтожил ещё несколько бандитов. Боевикам удалось окружить его, он был расстрелян ими практически в упор. За время этого боя к опорному пункту подошла парашютно-десантная рота и выбила из него террористов.
За мужество и героизм, проявленные в ходе контртеррористической операции в Северно-Кавказском регионе, Указом Президента Российской Федерации от 14 марта 2000 года гвардии старшему сержанту Зуеву Денису Сергеевичу присвоено звание Героя Российской Федерации посмертно. Похоронен в Белгороде.
Бюсты Героя России Дениса Зуева установлены в парке Победы в Белгороде и в городе-герое Туле на Аллее Славы. На доме в Белгороде, где он жил, установлена мемориальная доска. Имя Дениса Зуева присвоено одной из улиц Белгорода. В Белгородском государственном университете установлена стипендия Героя России Дениса Зуева для лучших студентов, отслуживших в армии.