В 1806 году стал адъютантом П. И. Багратиона. Отличился в сражениях, в войнах с французами в 1805–1807 годах, в войне со шведами в 1808–1809 годах, с турками – в 1810–1812 годах. В Отечественной войне 1812 года – один из самых знаменитых партизан, командир большого отряда гусар и казаков. В заграничном походе 1813–1814 годов, командуя Ахтырским гусарским полком, отличился в битве при Бриенне. 

В 1816 году стал командиром гусарской дивизии. С 1831 г. – генерал-лейтенант. Был известен не только как герой Отечественной войны, но и как мемуарист, автор «Дневника партизанских действий» и создатель оригинального жанра – «гусарской лирики». 

Умер 22 апреля 1839 года в деревне Верхняя Маза Сызранского уезда Симбирской губернии. Давыдов и Багратион Денис Васильевич Давыдов начал служить с семнадцати лет, а с двадцати лет и до конца своих дней был в гусарах. Об одном из эпизодов его адъютантской службы у князя Багратиона рассказывали так. 

Во время одной из кампаний к Петру Ивановичу Багратиону, отличавшемуся невозмутимостью, храбростью и немалым остроумием, подскакал взволнованный молоденький адъютант (говорили, что это был Денис Давыдов) и прокричал: – Ваше превосходительство! Неприятель на носу! Адъютант был курнос, а у Багратиона нос, напротив, был очень крупным. – На чьем носу? – спросил Багратион. – Если на вашем, то пора бить тревогу, а если на моем, так ему еще два перехода. 

 Огонь и вода Денис Давыдов сказал как-то об одном далеко не самом храбром русском генерале, попавшем на корабле в бурю: «Бедняга, что он должен был выстрадать, он, который боится воды, как огня». Пушкин о «Записках» Дениса Давыдова Денис Васильевич Давыдов написал «Записки» о своих военных делах, и его работу направили на цензурный просмотр известному военному историку Александру Ивановичу Михайловскому-Данилевскому. 

Пушкин, узнав об этом, отозвался следующим образом: «Это все равно, как если бы князя Потемкина послали к евнухам учиться у них обхождению с женщинами». Столь высока была репутация Давыдова как литератора и правдивого, беспристрастного историка.