
В 1997 году окончил Московскую высшую школу милиции. Кандидат юридических наук.
В 1997 году назначен оперуполномоченным уголовного розыска в ЦАО Москвы.
С 1998 года по 2001 год служил в подразделениях по борьбе с организованной преступностью МВД России. Затем служил в Оперативно-розыскном бюро (ОРБ) по экономическим и налоговым преступлениям ГУ МВД России по Центральному федеральному округу в должностях оперуполномоченного по особо важным делам, старшего оперуполномоченного, начальника отдела.
В 2007 году назначен начальником отдела ОРБ № 7 (страхование и рынок ценных бумаг) МВД России. С должности заместителя начальника данного подразделения переведен в ОРБ № 10 (противодействие организованной преступности в сфере экономики, пресечение каналов финансирования терроризма и экстремизма) МВД России, которое возглавил в 2009 году.
28 июня 2011 года указом президента РФ Денис Сугробов был назначен начальником Главного управления экономической безопасности и противодействия коррупции (ГУЭБиПК) МВД России.
21 февраля 2014 года стало известно, что начальник ГУЭБиПК МВД России Денис Сугробов освобожден от должности.
В начале 2014 года Сугробов и другие сотрудники ГУЭБиПК стали фигурантами уголовного дела о превышении должностных полномочий — самого громкого скандала о коррупции в МВД РФ за последние годы. По версии следствия, они пытались подставить сотрудника ФСБ, выдав себя за бизнесменов и попросив взять их "под крышу" за 10 тысяч долларов в месяц. В июне 2014 года заместитель Сугробова Борис Колесников покончил с собой, выбросившись из окна здания Следственного комитета России.
В апреле 2017 года Денис Сугробов был приговорен к 22 годам колонии и лишен специального звания генерал-лейтенанта полиции. В декабре 2017 года Верховный суд России смягчил ему приговор до 12 лет тюремного заключения.
6 июня 2023 года Скопинский райсуд Рязанской области принял решение об условно-досрочном освобождении Дениса Сугробова.