Né à Nizhni Novgorod (Russie) en 1986 d'une famille de musiciens, Denis Kozhukhin a commencé ses études de piano à quatre ans avec sa mère. Il intègre l'École de musique Balakirev où il étudie avec Natalia Fish. De 2000 et 2007, Kozhukhin étudie à l'École de musique de la Reine Sofia à Madrid auprès de Dimitri Bashkirov et Claudio Martinez-Mehner.
Il reçoit son diplôme des mains de la Reine d'Espagne elle même, et est nommé meilleur étudiant de l'année et meilleure formation de musique de chambre avec son Trio Cervantes. Après ses études à Madrid, Kozhkhin est invité à étudier à l'Académie de Piano au Lac Como, où il reçoit les leçons de, entre autres, Fou Ts’ong, Stanislav Yudenitch, Peter Frankl, Boris Berman, Charles Rosen et Andreas Staier. Il complète ses études auprès de Kirill Gerstein à Stuttgart.
Kozhukhin a fait des apparitions dans les plus prestigieux festivals et concerts : le Verbier Festival, où il gagne le Prix d'Honneur en 2003, rogetto Martha Argerich à Lugano, Klavier-Festival Ruhr, Rheingau Music Festival, Jerusalem International Chamber Music Festival, Santander International Festival, Carnegie Hall, Leipzig Gewandhaus, Munich Herkulessaal, Rotterdam De Doelen, Amsterdam Concertgebouw, Auditorio Nacional Madrid, Accademia Nazionale di Santa Cecilia Milan, Palau de la Musica Valencia, Théâtre du Châtelet et Auditorium du Louvre de Paris.
En tant que musicien de chambre, Kozhukhin a joué notamment avecLeonidas Kavakos, Renaud et Gautier Capucon, Radovan Vlatkovic, Dora Schwarzberg, Alisa Weilerstein, Jacob Koranyi et Alissa Margulis.
Il reçoit le soutien de la fondation Solti, qui lui a decerné un prix en 2010.