Nació en Downers Grove, un suburbio de Chicago en el estado de Illinois, de padre galés y madre croata. Más tarde se mudó a California y se graduó en El Camino High School en Oceanside, California.

Es conocida por su aparición como chica Bond en El mundo no basta (1999), y por sus apariciones en películas como Wild Things (1998), Starship Troopers (1997), y Un San Valentín de muerte (2001) junto con David Boreanaz y Katherine Heigl. Además de su trabajo en cine Richards ha hecho apariciones regulares en la comedia de situación Spin City y, en 1993, a la edad de 21 años, hizo el papel de una chica de quince que distrae a George Costanza con su escote en un episodio de Seinfeld. En Diciembre de 2004 posó desnuda para la revista Playboy. Ha sido nombrada la Mamá Más Sexy de 2005 por la revista rosa norteamericana In Touch.

Richards se casó con el actor Charlie Sheen en 2002, pero pidieron el divorcio en marzo de 2005. La pareja tiene dos hijas: Samantha Katherine, que nació el 9 de marzo de 2004 y Lola Rose, que nació el 1 de junio, 2005.

En 1986 apareció en el videoclip The Captain Of Her Heart del grupo suizo Double.

Actualmente se transmite por el Canal E! un reality show donde se puede observar cómo es la vida diaria de Denise y todos los problemas que debe enfrentar luego de la muerte de su madre a causa del cáncer, paparazzis, problemas con sus asistentes, fiestas, entre otras cosas. El show es llamado Denise Richards: It's Complicated