Из Пруссии Денисов был назначен в Молдавскую армию, где пробыл 1808, 1809 и 1810 гг. Командуя шестью казачьими полками и четырьмя эскадронами регулярной кавалерии, составлявшими авангард корпуса Платова, Денисов отличился в деле при крепости Кюстенджи, за что получил милостивый рескрипт государя, а в 1810 г., командуя авангардом в корпусе Каменского, за отличное мужество и храбрость, оказанные в действиях против турок, награжден орденом Св. Анны I степени, алмазами украшенным.

29 июля 1812 г. состоялось назначение его на пост наказного атамана, и он принужден был ехать в Черкасск для формирования новых полков.

Формирование полков и отправка их в действующую армию были произведены Денисовым весьма успешно, что усматривается из высочайшего рескрипта от 2 ноября 1812 г.; в нем, с препровождением знаков ордена Св. Владимира II степени, между прочим говорится: «Отличное усердие ваше к службе, благоразумное распоряжение, оказанное вами, по случаю нового наряда с Дона полков, для усиления действующих ныне против неприятеля армий наших, и равномерное, благовременное и успешное приготовление оных, обращает на себя наше внимание и милость».

В 1813 г. Денисов был произведен в генерал-лейтенанты.

В 1818 г. скончался войсковой атаман граф Платов и Денисов был назначен его преемником.

Вступив в должность войскового атамана, Денисов, желая упорядочить внутреннее устройство войска, вошел с ходатайством об учреждении на Дону, для этой цели, особого комитета.

Мысль Денисова встретила полное сочувствие у государя, который в своем рескрипте на имя его 10 марта 1819 г. говорит: «Начальный приступ ваш к исполнению обязанностей вой скового атамана делает особливую вам честь. Я с удовольствием принимаю и одобряю намерение ваше собрать воедино все узаконение относительно войска Донского в различные времена, по различным случаям изданные и в разных частных постановлениях заключающиеся и рассмотреть оные в особливом комитете».

Но административная деятельность Денисова не была так удачна, как боевая: желая завести на Дону порядок, он столкнулся с личными интересами многих лиц, не желавших поступиться таковыми для общей пользы, начались интриги, сумели оклеветать его перед бывшим военным министром Чернышевым и даже подорвать доверие к Денисову государя.

Подвиги на полях сражений не спасли его от людской злобы и зависти, и 27 января 1821 г. последовал высочайший указ об увольнении Денисова от должности войскового атамана. Все старания Денисова оправдать себя не привели ни к чему; он не мог добиться того, чтобы его выслушали, и он скончался в 1841 г., не добившись оправдания.