Отец, Иван Ефимович Деникин (1807—1855), происходил из крепостных крестьян. В 1834 г. был сдан помещиком в рекруты. В 1856 г. сдал экзамен на офицерский чин (был произведен в прапорщики). В 1869 г. вышел в отставку в чине майора. Мать, Елизавета Федоровна, урожденная Вржесинская (1843—1916), по национальности полька, происходила из семьи мелких землевладельцев.

Окончил Ловичское реальное училище, военно-училищный курс Киевского пехотного юнкерского училища (1892) и Императорскую Николаевскую академию Генерального штаба (1899). Служил во 2-й полевой артиллерийской бригаде (1892—1895 и 1900—1902), был старшим адъютантом штаба 2-й пехотной дивизии (1902—1903) и 2-го кавалерийского корпуса (1903—1904). Во время русско-японской войны в марте 1904 г. подал рапорт о переводе в действующую армию и был назначен штаб-офицером для особых поручений при штабе 8-го армейского корпуса; на театре военных действий занимал пост начальника штаба Забайкальской казачьей, затем Урало-Забайкальской дивизии, в августе 1905 г. занял пост начальника штаба Сводного конного корпуса (тогда же произведен в чин полковника «за боевые отличия»). Награжден орденами св. Станислава и св. Анны 3-й степени с мечами и бантами и 2-й степени с мечами.

В 1906—1910 гг. — на различных штабных должностях в Генштабе; в 1910—1914 гг. — командир 17-го пехотного Архангелогородского полка. В марте 1914 г. назначен исполняющим должность генерала для поручений штаба Киевского военного округа, в июне произведен в генерал-майоры.

Еще в 1890-е годы сложилось политическое мировоззрение Деникина: он воспринял российский либерализм «в его идеологической сущности, без какого-либо партийного догматизма», разделяя три его положения: «конституционную монархию, радикальные реформы и мирные пути обновления России». С конца 1890-х годов под псевдонимом Иван Ночин много публиковался в военной печати, преимущественно в наиболее популярном журнале «Разведчик», в котором в 1908—1914 гг. напечатал цикл статей «Армейские заметки». Выступал за улучшение системы отбора и подготовки командного состава, против бюрократизма, подавления инициативы, грубости и произвола по отношению к солдатам; ряд статей посвятил анализу сражений русско-японской войны, в которых лично участвовал. Указывал на германскую и австрийскую угрозу, в свете чего считал необходимым проведение скорейших реформ в армии; в 1910 г. предлагал созвать съезд офицеров Генштаба для обсуждения проблем армии; писал о необходимости развития автотранспорта и военной авиации.

Узнав о начале войны Деникин подал рапорт с прошением направить его в строй. В сентябре 1914 г. был назначен командиром 4-й бригады «Железных стрелков». «Железные стрелки» отличились во многих сражениях 1914—1916 гг., их бросали на наиболее трудные участки; они получили прозвище «пожарной команды». За отличия в боях Деникин был награжден Георгиевским оружием, орденом св. Георгия 4-й и 3-й степеней. За прорыв неприятельских позиций во время наступления Юго-Западного фронта в 1916 г. и взятие Луцка был вновь награжден Георгиевским оружием, украшенным бриллиантами и произведен в генерал-лейтенанты. В сентябре 1916 г. назначен командующим войсками 8-го армейского корпуса.

Военная карьера Деникин продолжала идти по восходящей и после Февральской революции. В апреле 1917 г. он был назначен начальником штаба Верховного Главнокомандующего, затем в мае — главнокомандующим армиями Западного фронта, в июле — главнокомандующим армиями Юго-Западного фронта. Выступил с резкой критикой политики Временного правительства, ведущей к развалу армии, на офицерском съезде в мае 1917 г. На совещании в Ставке 16 июля, в присутствии членов Временного правительства, выступил с речью, в которой сформулировал программу укрепления армии из 8 пунктов, содержавшую фактически требование отмены демократических завоеваний в армии. 27 августа 1917 г., получив известие о выступлении генерала Л. Г. Корнилова, направил Временному правительству телеграмму в поддержку его требований — доведения войны до победного конца и созыва Учредительного собрания. 29 августа арестован и помещен на гауптвахту в Бердичеве, затем переведен в Быхов, где находились в заключении Корнилов и его соратники. 19 ноября 1917 г. по распоряжению Верховного главнокомандующего генерала Н. Н. Духонина освобожден из-под ареста, как и некоторые другие арестованные по корниловскому делу; с документами на чужое имя пробрался на Дон.

Поздней осенью 1917 г. прибыл в Новочеркасск, где принял участие в организации и формировании Добровольческой армии. Стремился сгладить разногласия между генералами М. В. Алексеевым и Корниловым, выступил инициатором разделения полномочий между ними, а также донским атаманом А. М. Калединым. 30 января 1918 г. назначен начальником 1-й Добровольческой дивизии. В 1-м Кубанском («Ледяном») походе — заместитель командующего Добровольческой армией генерала Корнилова. 31 марта (13 апреля) 1918 г., после гибели под Екатеринодаром Корнилова, вступил в командование Добровольческой армией. Отказался от плана Корнилова штурмовать Екатеринодар, считая его самоубийственным, что позволило сохранить армию. В июне 1918 г. предпринял 2-й Кубанский поход, в ходе которого 3 июля 1918 г. был взят Екатеринодар. 25 сентября (8 октября) 1918 г., после смерти генерала Алексеева, стал Главнокомандующим Добровольческой армией. С января 1919 г., после согласия донского атамана генерала П. Н. Краснова на создание единого командования и подчинения Донской армии Деникину, — Главнокомандующий Вооруженными силами Юга России (ВСЮР). Не желая вносить раскол в антибольшевистское движение, признал в мае 1919 г. адмирала А. В. Колчака «верховным правителем» России; в январе 1920 г. полномочия «верховного правителя» были переданы адмиралом Деникину.

Наибольшие успехи деникинских войск пришлись на лето — начало осени 1919 г. 20 июня в только что взятом Царицыне Деникин подписал «Московскую директиву» — о наступлении на Москву. Однако генерал не учел особенностей гражданской войны, так же как и специфики районов, где в основном разворачивались его войска. Деникин не сумел выдвинуть привлекательной программы, остановившись на доктрине «непредрешения» (отказа от решения о форме государственного устройства до изгнания большевиков ), не была выработана программа аграрной реформы. Белые не сумели организовать работу тыла, в котором процветали спекуляция и коррупция, и систему снабжения армии, что вело к «самоснабжению» и падению дисциплины, вырождению армии в банду грабителей и погромщиков, что особенно ярко проявилось на Украине, где белыми были осуществлены еврейские погромы. Деникина обвиняли в стратегическом просчете — «поход на Москву» привел к тому, что фронт оказался растянут, снабжение затруднено, белые заняли обширные территории, которые были не в состоянии удержать. Наступление на Москву по двум направлениям вело к распылению сил и делало войска крайне уязвимыми для контрударов красных. В ответ на эти обвинения Деникин резонно указывал, что гражданская война имеет особые законы и подходить к операциям только с точки зрения военной стратегии нельзя. Но деникинцы, несомненно, достигли больших успехов по сравнению с другими антибольшевистскими фронтами; в октябре 1919 г. они взяли Орел, а их передовые отряды оказались на подступах к Туле.

Однако наступление захлебнулось, Деникин вынужден был стремительно отступать. В марте 1920 г. отступление завершилось «новороссийской катастрофой». Когда прижатые к морю войска белых в панике эвакуировались, а значительная их часть попала в плен. Потрясенный катастрофой, Деникин ушел в отставку и после того, как 4 апреля 1920 г. передал командование генералу П. Н. Врангелю, навсегда покинул Россию.

В Европе Деникин испытал на себе все невзгоды, связанные с его вынужденной эмиграцией. Сначала, весной 1920 г., он попал в Константинополь, вскоре оказался в Лондоне, в августе уехал в Брюссель. Будучи крайне щепетильным в финансовых вопросах, Деникин не обеспечил себе средств к существованию; прежде всего из-за материальных обстоятельств его семья в июне 1922 г. переехала в Венгрию, обосновавшись в конце концов в местечке близ озера Балатон (именно в Венгрии была написана самая известная его книга «Очерки русской смуты», 1921—1926). В 1925 г. Деникины вернулись в Брюссель, в 1926 г. переехали в Париж.

«Очерки русской смуты», вышедшие уже в Париже, сочетали в себе элементы мемуаров и исследования. Деникин полагался не только на память и материалы своего архива; по его просьбе ему присылали различные документы, участники белого движения предоставляли в его распоряжение свои неопубликованные воспоминания. «Очерки» до сего дня являются наиболее полным и ценным источником по истории белого движения на юге России; читаются с нарастающим интересом и написаны выразительным русским языком.

В Париже вышли также его книги «Офицеры» (1928) «Старая армия» (1929). Литературные заработки и гонорары от чтения лекций были единственным средством его существования. В 1930-х годах в условиях нарастания военной угрозы много писал и выступал с лекциями по проблемам международных отношений; занимал антинацистскую позицию, что ни в коей мере не означало его примирения с советским режимом. Выпустил в Париже книги и брошюры «Русский вопрос на Дальнем Востоке» (1932), «Брест-Литовск» (1933), «Кто спас Советскую власть от гибели?» (1937), «Мировые события и русский вопрос» (1939). В 1936—1938 гг. публиковался в газете «Доброволец» и некоторых других русскоязычных изданиях. После капитуляции Франции в июне 1940 г. Деникины перебрались на юг Франции в местечко Мимизан, близ Бордо. Бывший генерал тяжело переживал поражения Красной Армии и радовался ее победам, однако, в отличие от многих эмигрантов не верил в перерождение советской власти.

В мае 1945 г. вернулся в Париж, но, опасаясь насильственной депортации в СССР, через полгода уехал в США. В мае 1946 г. писал в частном письме: «Советы несут страшное бедствие народам, стремясь к мировому господству. Наглая, провокационная, угрожающая бывшим союзникам, поднимающая волну ненависти политика их грозит обратить в прах все, что достигнуто патриотическим подъемом и кровью русского народа». В США продолжил работу над воспоминаниями, начатыми еще во Франции. Умер от сердечного приступа. Похоронен с воинскими почестями на кладбище Эвергрин (г. Детройт); 15 декабря 1952 г. прах Деникина был перенесен на русское кладбище Св. Владимира в Джексоне (штат Нью-Джерси).

Архив Деникина хранится в библиотеке Института изучения русской и восточноевропейской истории и культуры при Колумбийском университете в Нью-Йорке.

В 2006 г. останки Деникина были перевезены в Россию.