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Denise inciou sua carreira na magistratura após concurso para juiz substituto, em 1966, exercendo o cargo nas comarcas de Jacarezinho e Santo Antonio da Platina. Depois de novo concurso, como juíza de direito, promovida para as comarcas de Mallet, Jandaia do Sul, Peabiru, Londrina e Curitiba.
Em 14 de setembro de 1993, foi nomeada juíza do Tribunal de Alçada, onde exerceu a vice-presidência (2001). No dia 29 de janeiro de 2002 foi promovida a desembargadora do Tribunal de Justiça do Paraná.
Indicada pelo presidente Luiz Inácio Lula da Silva, a partir de 18 de maio de 2003 assumiu como ministra do Superior Tribunal de Justiça, sendo a quarta mulher do Brasil a assumir o referido cargo. Aposentou-se em 6 de abril de 2010.