Денис Голубев родился 11 июля 1991 года в Магнитогорске. Воспитанник хоккейной школы «Металлург». Большую  часть карьеры выступал в системе казанского «Ак Барса» (8 сезонов). В декабре 2017 года хоккейные клубы «Амур» и «Ак Барс» произвели обмен, в результате которого Денис переехал в Хабаровск. 

В составе молодёжной сборной России выиграл Чемпионат мира 2011 года. В этом же году в составе сборной России выиграл Всемирную Универсиаду по зимним видам спорта. 

В 2011 году игроку присвоено звание "Мастер спорта России".