Денис Долонский родился 17 октября 1972 года в городе Санкт-Петербург. Окончил среднюю школу №337 в 1989 году. Следом поступил в Высшее военно-морское училище подводного плавания имени Ленинского Комсомола. С 1994 года проходил службу в подводных частях Военно-морского флота Российской Федерации. Впоследствии был приписан к войсковой части №45707 в городе Петергофе, Санкт-Петербург. 

В августе 2003 года, когда в Северодвинске на заводе «Севмаш» была спущена на воду атомная глубоководная станция АС-31 проекта 10831 «Лошарик», Долонский получил на нее назначение. За полтора десятка лет службы многократно, с риском для жизни, принимал участие в испытаниях различных образцов военно-морской техники, обеспечивая своими действиями выполнение поставленных перед ним задач. За мужество и высокий профессионализм неоднократно награждался орденами и медалями.

В конце сентября 2012 года АС-31 участвовала в комплексной исследовательской экспедиции «Арктика-2012», организованной ОАО «Севморгео», институтом ВНИИОкеангеология и Минобороны России. Экспедиция проводилась с целью уточнения высокоширотной границы континентального шельфа в Арктике. Атомная лодка-носитель БС-136 «Оренбург» с глубоководной станцией 1-го ранга АС-31 достигли Северного полюса. Были сделаны пробы скальной породы для сбора доказательств о принадлежности хребтов Ломоносова и Менделеева к российскому континентальному шельфу. В ходе экспедиции было пробурено три скважины на глубине 2-3 тысяч метров и взято три керна - «столбика» скальной породы, которые вынимаются буром.

Закрытым Указом Президента Российской Федерации в 2012 году, за мужество и героизм, проявленные при выполнении специального задания, капитану 1 ранга Долонскому Денису Владимировичу присвоено звание Героя Российской Федерации с вручением знака особого отличия - медали «Золотая Звезда».

Продолжал службу в Вооруженных силах Российской Федерации в должности старшего гидронавта атомной глубоководной станции АС-31 на Северном флоте.

Глубоководный аппарат АС-31 под командованием капитана 1 ранга Сомова 1 июля 2019 года находился в территориальных водах Баренцева моря, проводя плановые батиметрические исследования. Когда аппарат, уже выполнив свою задачу на глубине, пристыковывался к лодке-носителю, в аккумуляторном отсеке станции по неустановленной причине произошло возгорание, которое получило распространение и в условиях перенасыщения атмосферы кислородом стремительно переросло в объёмный пожар, перекинувшийся и на другие отсеки, где находились люди. Подводники эвакуировали гражданского представителя промышленности и задраили за ним люк, чтобы не допустить дальнейшего распространения пожара.

В результате продолжившейся борьбы за живучесть корабля экипажу удалось выполнить все необходимые действия по защите и сохранению ядерной энергетической установки и избежать серьёзного повреждения уникального глубоководного аппарата. Лодка-носитель доставила пристыкованную станцию на базу. Однако из-за отравления продуктами горения в ходе аварии 14 членов экипажа, в том числе старший на борту капитан 1 ранга Долонский, погибли.

Ценой своих жизней подводники локализовали очаг возгорания, тем самым спасли своих товарищей и предотвратили аварию ядерной энергоустановки.

Похоронен на Серафимовском кладбище города Санкт-Петербурга.

 Награды