Физик, член-корреспондент АН СССР (1970).
Научные труды в области физической оптики. В 1962 г. предложил и обосновал голографический метод с записью в трехмерных средах, который впервые позволил записать амплитуду, фазу и спектральный состав волнового поля излучения объекта и получить его неискаженное пространственное изображение. Такие трехмерные голограммы, записанные в специальных прозрачных средах, дают объёмное изображение объекта при освещении их излучением со сплошным спектром.
Провёл исследования в области основ голографии, показал, что отображающими свойствами обладают не только стоячие волны, но и бегущие волны интенсивности, исследовал их свойства, а также проблемы регистрации голограмм разработанным им методом встречных световых пучков. Занимался вопросами практических применений голографии, включая хранение, обработку и передачу оптической информации. Ленинская премия (1970).
В Российском государственном архиве в г. Самаре на постоянном хранении находятся заявочные материалы на изобретения Денисюка Ю.Н. (Ф. Р-1).
Перечень этих документов представлен в базе данных «Патентный каталог».
Подробнее с документами можно ознакомиться в читальном зале архива по адресу: г. Самара, ул. Мичурина, д. 58.