До прихода в министерство Денис Мантуров работал в таких структурах, как ОАО «Московский вертолетный завод им. М.Л. Миля», ФГУП «Государственная инвестиционная корпорация», ОПК «Оборонпром».
В 2007 году был назначен заместителем министра промышленности и энергетики России, спустя год – заместителем министра промышленности и торговли России. В 2012 году стал исполняющим обязанности министра промышленности и торговли России, а затем – министром.
Имеет степень кандидата экономических наук, закончил докторантуру Московского авиационного института.