Witalij Walerjewicz Dienisow (, ur. 27 lutego 1976 w Barnaule) – rosyjski biegacz narciarski, brązowy medalista mistrzostw świata.
Kariera Igrzyska olimpijskie w Salt Lake City w 2002 roku były pierwszymi i zarazem ostatnimi w jego karierze. Zajął tam między innymi piąte miejsce w biegu łączonym na 20 km oraz siódme miejsce w biegu na 15 km techniką klasyczną. Ponadto wspólnie z Siergiejem Nowikowem, Michaiłem Iwanowem i Nikołajem Bolszakowem zajął szóste miejsce w sztafecie 4 × 10 km.
W 1999 roku wystartował na mistrzostwach świata w Ramsau, gdzie w swoim najlepszym starcie, w biegu pościgowym 10+15 km zajął 25. miejsce. Swój największym sukces osiągnął podczas mistrzostw świata w Lahti zdobywając brązowy medal w biegu łączonym na 20 km. W biegu tym uległ jedynie zwycięzcy Perowi Elofssonowi ze Szwecji oraz drugiemu na mecie Johannowi Mühleggowi z Hiszpanii. Dwa lata później, na mistrzostwach świata w Val di Fiemme zajął między innymi 9. miejsce w biegu na 15 km techniką klasyczną oraz czwarte miejsce w sztafecie. Na kolejnych mistrzostwach już nie startował.
W 1996 roku wystartował na mistrzostwach świata juniorów w 1996, gdzie zdobył złoty medal w sztafecie, a w biegu na 10 km techniką klasyczną zajął 24. miejsce.