Денис Лотоев окончил Санкт-Петербургскую государственную консерваторию и аспирантуру по классу оперно-симфонического дирижирования профессора Владислава Чернушенко. Важным этапом творческого становления дирижёра стало его участие в постановках оперных спектаклей «Евгений Онегин» и «Иоланта» Чайковского, «Царская невеста» Римского-Корсакова и «Фауст» Гуно в Театре оперы и балета Санкт-Петербургской консерватории.
С 1993 по 1998 гг. Денис Лотоев являлся дирижёром Симфонического оркестра Санкт-Петербургской государственной академической капеллы имени М.И. Глинки, с 1998 по 2000 гг. — дирижёром Санкт-Петербургского государственного академического оркестра.
В 1996 году состоялся дебют дирижёра с Государственным академическим Большим симфоническим оркестром имени П.И. Чайковского, с 2000 г. Денис Лотоев — ассистент художественного руководителя и главного дирижёра БСО Владимира Федосеева, а с 2009 года - дирижёр этого прославленного оркестра. За время работы в Большом симфоническом оркестре им. П.И. Чайковского он дирижировал концертами БСО в Большом зале Московской консерватории, концертами в прямом радиоэфире студии телеканала «Культура», участвовал в различных фестивалях, в том числе в открытии Международного фестиваля «Crescendo» (2005), в Смоленском фестивале им. М.И. Глинки, в абонементе Московской филармонии «Звёзды XXI века», по приглашению Фонда Д. Ойстраха дирижировал финальным туром и заключительным концертом IV Международного конкурса скрипачей им. Д. Ойстраха (с Государственным симфоническом оркестром «Новая Россия»).
Денис Лотоев неоднократно гастролировал с БСО по России, а также в Мексике, Бразилии, Аргентине, Италии и Великобритании. Российская и зарубежная пресса отмечала его как достойного профессионала, неординарно мыслящего, яркого интерпретатора, умеющего увлечь слушателей искренней эмоцией и свежестью прочтения партитуры.