Владимир Денисенко родился 16 июля 1921 года в селе Малая Токмачка (ныне — Ореховский район Запорожской области России) в крестьянской семье. В детстве вместе с семьёй переехал в село Новофёдоровка Пологовского района. Окончил школу-семилетку, три курса машиностроительного техникума и аэроклуб в Запорожье. В 1940 году Денисенко был призван на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию. В 1942 году он окончил Качинскую военную авиационную школу пилотов, после чего остался в ней лётчиком-инструктором. С марта 1943 года — на фронтах Великой Отечественной войны. Принимал участие в Курской битве, битве за Днепр, освобождении Киева, Житомирско-Бердичевской и Корсунь-Шевченковской операциях.
К марту 1944 года командир звена 32-го истребительного авиационного полка (256-я истребительная авиационная дивизия, 5-й истребительный авиационный корпус, 2-я Воздушная армия, 1-й Украинский фронт) лейтенант В. Г. Денисенко совершил 181 боевой вылет, в 38 воздушных боях сбил лично 15 самолётов противника.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 июля 1944 года за «образцовое выполнение заданий командования и проявленные при этом мужество и героизм» лейтенант Владимир Денисенко был удостоен высокого звания Героя Советского Союза с вручением ордена Ленина и медали «Золотая Звезда» за номером 2436.
Участвовал в освобождении Тернопольской и Львовской областей, Польши. 26 апреля 1945 года в районе Дрездена, приняв воздушный бой с превосходящими силами противника, Денисенко был сбит и погиб. Всего за время своего участия в войне он совершил 372 боевых вылета, принял участие в 68 воздушных боях, лично сбив 24 самолёта противника.
Награждён орденами: Ленина (01.07.1944), Красного Знамени (24.01.1944, 06.07.1944, 19.06.1944), Александра Невского (05.04.1945), Отечественной войны 1-й степени (12.05.1945, посмертно), Красной Звезды (04.08.1943).
