Denis Sergueievich Dmitriev –em russo, Денис Сергеевич Дмитриев– (Tyrnovo, 23 de março de 1986) é um desportista russo que compete no ciclismo na modalidade de pista, especialista nas provas de velocidade e keirin.
Participou em três Jogos Olímpicos de Verão, entre os anos 2008 e 2016, obtendo uma medalha de bronze em Rio de Janeiro 2016, na prova de velocidade individual. Nos Jogos Europeus de 2019 obteve duas medalhas de bronze, nas provas de velocidade individual e keirin.
Ganhou 6 medalhas no Campeonato Mundial de Ciclismo em Pista entre os anos 2013 e 2019, e 11 medalhas no Campeonato Europeu de Ciclismo em Pista entre os anos 2010 e 2019.