Attiré tout d’abord par le théâtre, Denis Lavant étudie le mime au Studio 34 à Paris. Il poursuit sa formation au Conservatoire et débute une importante carrière de comédien en 1980. Il monte maintes fois sur les planches pour des pièces contemporaines ou classiques comme celles de Shakespeare.

Denis Lavant se tourne ensuite vers la télévision et apparaît également au cinéma pour des petits rôles, avant de rencontrer Léos Carax. Le jeune réalisateur cherche alors son Alex, le héros de son premier long métrage, Boy Meets Girl. Il jette son dévolu sur Denis Lavant, l’acteur devient l’interprète fétiche du cinéaste et joue également dans Mauvais sang et Les Amants du Pont-Neuf. À l’acteur s’ajoute un amoureux des mots. Passionné de poésie, il intervient dans plusieurs émissions radiophoniques pour des lectures littéraires. En 2008, il joue dans Capitaine Achab, une adaptation de Moby Dick de Philippe Ramos.

Au théâtre, Denis Lavant joue sous la direction de François Rancillac dans Le Roi s’amuse d’après Victor Hugo, Razerka Ben Sadia-Lavant dans Timon d’Athènes de Shakespeare et Le projet H.L.A. de Nicolas Fretel, Bruno Geslin dans Je porte malheur aux femmes mais je ne porte pas bonheur aux chiens, d’après l’œuvre de Joë Bousquet, Joël Calmette dans Le Classique et l’Indiend’après Rabelais et G. Garouste, Dan Jemmet dans William Burroughs surpris en possession du chant de Johny Brown, Jean-Claude Grinvald dans Le Bouc de Fassbinder, Antoine Vitez dans Orfeo de Monteverdi et Hamlet de Shakespeare, Jean-Louis Thamin dans L’Idiot de Dostoïevski, Manfren Karge et Matthias Langhoff dans Le Prince de Hombourg de Kleist, Pierre Pradinas dans La Mouette de Tchekhov, Hans Peter Cloos dans Le Malade imaginaire de Molière et Roméo et Juliette de Shakespeare, Jacques Ozemski dans La Faim de Knut Hamsun, Jacques Nichet dans La prochaine fois que je viendrai au monde, mise en scène de l’auteur, Bernard Sobel dans Ubu Roi d’Alfred Jarry et Wladyslaw Znorko dans Les Saisons de Maurice Pons.

Au cinéma, Denis Lavant joue sous la direction de Léos Carax dans Holy Motors, Merde, Les Amants du Pont-Neuf, Mauvais Sang et Boys meet girl, Philippe Ramos dans Capitaine Achab, Jean-Pierre Jeunet dans Un Long Dimanche de fiançailles, Delphine Jaquet et Philippe Lacote dans L’Affaire Libinski, Fabrice Genestal dans La Squale, Claire Denis dans Beau travail, Jacques Weber dans Don Juan, Vincent Ravalec dans Cantique de la racaille, Patrick Grandperret dans Mona et moi, Claude Lelouch dans Partir, revenir, Patrice Chéreau dans L’Homme blessé, Diane Kurys dans Coup de foudre et Robert Hossein dans Les Misérables.