У 2014 році почав службу в полку патрульної служби міліції особливого призначення «Азов». У грудні 2014 року зарахований до списків військової частини 3057.

З 19 грудня 2014 по 8 вересня 2015 року – офіцер (інструктор) бойової групи ОСЗП «Азов» військової частини 3057 Східного ОТО.

З 8 вересня 2015 по 17 травня 2017 року – командир 1-ї роти оперативного призначення 1-го батальйону оперативного призначення (змішаного) ОСЗП «Азов».

З 17 травня 2017 по 28 вересня 2017 року – командир 1-го батальйону оперативного призначення ОСЗП «Азов».

З 28 вересня 2017 по 14 липня 2023 року – командир ОСЗП «Азов».

З 14 липня 2023 по квітень 2025 року – командир 12-ої бригади спеціального призначення «Азов» НГУ.

З квітня 2025 й дотепер – командир 1-го корпусу НГУ «Азов».

З 27 жовтня 2014 по 23 лютого 2022 року брав безпосередню участь в антитерористичній операції, здійснював заходи із забезпечення її проведення з метою захисту незалежності, суверенітету та територіальної цілісності України. Здійснював заходи із забезпечення національної безпеки і оборони, відсічі й стримування збройної агресії російської федерації у Донецькій та Луганській областях.

Після початку повномасштабного вторгнення рф на територію України, з 24 лютого 2022 по 19 травня 2022 року командував гарнізоном місті Маріуполь Донецької області, брав участь у заходах, необхідних для забезпечення оборони України, захисту безпеки населення та інтересів Держави.

З 19 травня по 21 вересня 2022 року перебував у російському полоні. Був звільнений з полону та інтернований до Туреччини, звідки 8 липня 2023 року повернений на територію України.

14 липня 2023 року призначений командиром 12-ї бригади спеціального призначення «Азов» НГУ.

У квітні 2025 року полковник Денис Прокопенко був призначений командиром новоствореного 1-го корпусу НГУ «Азов». Станом на теперішній час виконує обов’язки за посадою та виконує бойове завдання по захисту незалежності, суверенітету та територіальної цілісності України і відсічі збройної агресії російської федерації.

Денис Прокопенко протягом проходження військової служби отримав такі нагороди:

• Медаль «За військову службу Україні» (25.03.2015)
• Вогнепальна зброя Форт – 17 (10.04.2015)
• Пам’ятний знак «Захиснику Маріуполя» (25.11.2015)
• Нагородний Знак «За відвагу в службі» (15.11.2019)
• Нагородний Знак «Кращий працівник МВС України» (17.08.2021)
• Орден Богдана Хмельницького ІІІ ст. (19.03.2022)
• Герой України, орден «Золота Зірка» (19.03.2022)
• Нагородний Знак «Кращий працівник МВС України» (22.06.2022)