Nachdem Denz mit dem Radsport beim VBC Waldshut-Tiengen begonnen hatte, schloss er sich im Jahr 2013 der französischen Vereinsmannschaft Chambéry Cyclisme Formation, dem Farmteam des UCI World TeamsAG2R La Mondiale an. In der Saison 2014 gewann Denz sieben Rennen des französischen Radsportkalenders und war damit der erfolgreichste Fahrer dieses Radsportteams.[1]
Ab 1. August 2014 fuhr er für das World Team als Stagiaire. Anschließend schloss er einen regulären Vertrag mit Wirkung ab dem 1. August 2015, da er mit dem Management übereinkam, dass ein Wechsel schon zu Beginn 2015 noch zu früh wäre.[1] Vor seinem Wechsel errang Denz durch den dritten Platz bei der Berner Rundfahrt und den siebten Rang in der Gesamtwertung der Tour des Pays de Savoie seine ersten Punkte in der Rangliste der UCI Europe Tour und belegte bei den Deutschen Straßenmeisterschaften den dritten Platz im Straßenrennen der U23 und den elften Platz der Elite.
Auf der zehnten Etappe des Giro d’Italia 2018 konnte er sich im Finale mit Matej Mohorič absetzen, hinter dem er im Endspurt Zweiter wurde und so sein bis dahin bestes Ergebnis in einem WorldTour-Rennen erzielen.[5] Bei den Europameisterschaften 2018 war Denz 10 Kilometer vor dem Ziel Mitglied einer 10-köpfigen Spitzengruppe, stürzte allerdings und wurde Neunter.[6] Im gleichen Jahr gelang ihm bei der Tour de Vendée im Sprint einer dreiköpfigen Ausreißergruppe sein erster internationaler Sieg.[7]
Zur Saison 2023 wechselte Denz zum Team Bora-hansgrohe. Er gewann die 12. Etappe des Giro d’Italia im Sprint einer dreiköpfigen Spitzengruppe, die sich aus einer frühen 26-köpfigen Ausreißergruppe absetzen konnte.[11] Zwei Tage später siegte er auf dem 14. Teilstück erneut im Zielsprint einer Ausreißergruppe.[12] Bei der Deutschen Straßenmeisterschaft gewann er die Silbermedaille. Mitte Oktober wurde er Sprintsieger der 5. Etappe der Türkei-Rundfahrt vor seinem Teamkollegen Matthew Walls, als dessen Anfahrer er eigentlich vorgesehen war.[13]
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