Denis Colin débute, enfant, l’apprentissage du piano. C’est finalement la clarinette basse qui gagne sa préférence, l’instrument lui semble offrir un potentiel sonore qu’il n’a cessé depuis d’explorer.
A partir de 1975, il aiguise sa pratique du free jazz, notamment au sein du Celestrial Communication Orchestra d’Alan Silva (de 1977 à 1985). En 1977, il fonde avec François Cotinaud le groupe Texture. De 1981 à 1990, il appartient au Bekummernis de Luc Le Masne et collabore aussi avec le pianiste François Tusques.
Fondé en 1991, le trio qu’il forme avec Didier Petit (violoncelle) et Pablo Cueco (zarb, tambour iranien) est l’occasion d’une évolution importante préfigurée par l’enregistrement d’un album réalisé entièrement en solo (Seul, 1990), album qui marque une rupture : recherche d’un autre langage et de nouvelles références qui offrent des formes plus structurées tout en gardant l’improvisation libre comme principal ressort dramatique. L’horizon des musiques traditionnelles et la musique de chambre contemporaine font partie des pistes que le trio explore, attentif aux textures engendrées par l’association inhabituelle de leurs instruments et pratiquant l’improvisation sur des mesures composées (cinq albums sont enregistrés entre 1993 et 2002). Autour ce noyau se développent d’autres orchestres comme Les Arpenteurs créé en avril 1995 avec Bruno Girard (violon) et Camel Zekri (guitare) ou bien Dans les cordes (2000).
En 2001, après une décennie à explorer des compositions de sa main, Denis Colin aborde pour la première fois un répertoire de chansons très ancrées dans la culture afro-américaine (de Jimi Hendrix à Stevie Wonder en passant par John Coltrane) à l’occasion de l’enregistrement, à Minneapolis, d’un album qui interroge la relation qu’il entretient avec la musique noire : Something in Common. Toujours accompagné par les membres de son trio, il s’y confronte notamment à un chœur de gospel et à des rappeurs, soucieux de retrouver la puissance du chant que lui-même tend à rechercher sur la clarinette basse. Par la suite, cette expérience trouve des prolongements dans une collaboration avec la chanteuse Gwen Matthews, qui débouche sur la réalisation d’un second album aux États-Unis, Song for Swans (2005).
Il écrit également la musique de plusieurs films d’animation de Florence Miailhe (César en 2002 pour » Au premier dimanche d’août « , Mention Spéciale au festival de Cannes en 2006 pour » Conte de quartier « ). Il jouera en guest du Archie Shepp Quartet ces mêmes années.
En 2008, Denis Colin s’entoure d’une nouvelle équipe, plus jeune, et crée un groupe à géométrie variable : La Société des Arpenteurs, avec qui il enregistrera deux albums, Subject to change (2009) et Subject to live en 2011. Cette même année, création de deux ciné concerts : Le cabinet du Docteur Caligari et Le cycle Charley Bowers regroupant plusieurs court-métrages de ce cinéaste, avec Vincent Peirani à l’accordéon et Benoît Lugué à la basse électrique.
En 2012, il débute une nouvelle aventure musicale et humaine : Univers Nino, hommage à Nino Ferrer avec la chanteuse Ornette.
Depuis 2015, il est en résidence au Théâtre d’Epernay et dans plusieurs lieux culturels du département de l’Essonne. En avril 2017, il crée EN PARTANCE (cinq musiciens et une récitante). En janvier 2018, il crée Le Cabaret de l’Ailleurs, avec Estelle Meyer et Claude Tchamitchian.