Денисов родился в Ленинграде (ныне — Санкт-Петербург). Является воспитанником футбольных школ «Турбостроитель» и «Смена». Начинал карьеру в «Зените», в составе которого выиграл Кубок УЕФА и Суперкубок Европы, затем выступал за махачкалинский «Анжи» и московское «Динамо».

Игорь перешёл в «Локомотив» на правах аренды 31 августа 2016 года, но быстро стал в команде своим и уже через несколько месяцев подписал полноценный контракт с клубом.
— Могу пообещать болельщикам «Локомотива», что буду полностью выкладываться на тренировках и в матчах, — говорил он в момент перехода. И, собственно, время подтвердило слова Денисова. Начиная с первого своего матча (11 сентября 2016 года со «Спартаком») и до последнего он верой и правдой служил «Локо». Неудивительно, что и болельщики его полюбили: так, по опросу на клубной странице в социальной сети «Вконтакте» именно Игорь записал на свой счёт лучший гол 2016 года — в ворота «Томи». Стоит сказать, что полузащитника уважали не только болельщики, но и команда — за честность и справедливость. Недаром он стал капитаном.

Ушёл он из «Локомотива», закончив карьеру в мае 2019 года, совсем немного не дотянув до отметки в 100 матчей за клуб. Из трёх его забитых за «Локо» мячей есть и победный в финале Кубка России-2017.
В настоящее время Денисов работает тренером, развивая детский футбол в России.
Футбольный клуб «Локомотив» поздравляет Игоря с днём рождения! Желаем успехов в работе, здоровья, семейного счастья, оптимизма и неизменного движения вперёд во всём. Спасибо за годы, проведённые в «Локо», и за долгожданное чемпионство!

Пресс-служба ФК «Локомотив»