Sportivul a câștigat medalia de bronz la Campionatul de Juniori din 2015 și medalia de aur la Campionatul European de Tineret din 2016.[5] În 2019 a cucerit medalia de aur la Universiada de la Napoli.[6]
Tot în 2019 el a obținut bronzul la Campionatul Mondial de la Tokio.[5] La ediția din 2022 a ocupat din nou locul 3.[5] La Jocurile Olimpice de la Tokio, care au avut loc în anul 2021, s-a clasat pe locul 9. La Europenele a câștigat medalia de bronz în 2020 și 2022, și a cucerit titlul european la Campionatul de la Montpellier din 2023.[7]
În 2024 el a reprezentat Republica Moldova la Jocurile Olimpice de la Paris. La categoria de 66 kg a cucerit medalia de bronz. Denis Vieru este primul judocan moldovean care a obținut o medalie la o ediție a Jocurilor Olimpice.[8]