Денис Владимирович Матвеев родился 25 апреля 1983 г. в Санкт-Петербурге. Русский
2000 г. - окончил в Звёздном городке (Московская область) муниципальную общеобразовательную школу имени В. М. Комарова с углубленным изучением английского языка.
В 2006–2009 годах работал младшим научным сотрудником 50-го отдела Российского государственного научно-исследовательского испытательного центра подготовки космонавтов (НИИЦПК) имени Ю. А. Гагарина, в 2009–2010 годах – ведущим инженером 5-го отдела НИИЦПК имени Ю. А. Гагарина.
7 сентября 2010 года был признан годным по состоянию здоровья для зачисления в качестве кандидата в космонавты в отряд НИИЦПК во время будущего отбора. В октябре был рекомендован Межведомственной комиссией к зачислению, а 15 ноября 2010 года приказом начальника НИИЦПК был зачислен на должность кандидата в космонавты-испытатели, после чего приступил к полуторагодичной общекосмической подготовке.
космонавт-испытатель отряда космонавтов федерального государственного бюджетного учреждения "Научно-исследовательский испытательный центр подготовки космонавтов имени Ю. А. Гагарина", Московская область.
После завершения комплексной подготовки в июле 2012 года сдал государственный экзамен, а 3 августа 2012 года на заседании Межведомственной квалификационной комиссии по оценке подготовки кандидатов в космонавты-испытатели набора 2010 года получил квалификацию "космонавт-испытатель". Готовился к полёту в составе группы специализации и совершенствования.
После девяти лет участия в различных тренировках условных экипажей по практической отработке действий космонавтов в самых разнообразных, в том числе экстремальных условиях, в мае 2021 года получил назначение бортинженером космического корабля "Союз МС-21", в экипаж которого были включены также командир Олег Артемьев и второй бортинженер Сергей Корсаков.
Старт корабля "Союз МС-21" состоялся 18 марта 2022 года с космодрома "Байконур". В тот же день, через 3,5 часа после старта, корабль пристыковался к Международной космической станции (МКС), на которой уже находился интернациональный экипаж МКС-66 в составе двух российских, четырёх американских и одного немецкого космонавта под командованием Антона Шкаплерова.
В апреле 2022 года экипаж станции принял американский космический корабль SpaceX Crew-4, доставивший трёх американских астронавтов и итальянку Саманту Кристофоретти, а 21 сентября – пришедший на смену "Союз МС-22" (Сергей Прокопьев, Дмитрий Петелин, Франсиско Рубио).
За время пребывания на орбите Денис Матвеев совместно с Олегом Артемьевым в скафандрах "Орлан-МКС" осуществили четыре выхода в открытое космическое пространство: 18 апреля (6 часов 37 минут), 28 апреля (7 часов 42 минуты), 17 августа (4 часа 1 минута), 2 сентября (7 часов 14 минут). Общая продолжительность внекорабельной деятельности – 25 часов 34 минуты.
После завершения программы полёта экипаж "Союз МС-21" приземлился 29 сентября 2022 года в районе казахстанского города Жезказган. Продолжительность полёта составила 194 суток 19 часов 1 минуту.
Продолжает работать в НИИ ЦПК имени Ю. А. Гагарина.
Лётчик-космонавт Российской Федерации (05.02.2024).
Старший лейтенант запаса.
Указом Президента Российской Федерации от 5 февраля 2024 года за мужество и героизм, проявленные при осуществлении длительного космического полёта на Международной космической станции присвоено звание Героя Российской Федерации
Государственные награды:
медаль "Золотая Звезда" Героя Российской Федерации