Po raz pierwszy na arenie międzynarodowej Dienis Wołotka pojawił się 21 grudnia 2005 roku w zawodach FIS Race w Krasnogorsku, gdzie zajął 47. miejsce w biegu na 15 km techniką klasyczną. Nigdy nie startował na mistrzostwach świata juniorów. Do 2010 roku startował tylko w zawodach FIS Race oraz Pucharu Kontynentalnego. W Pucharze Świata zadebiutował 22 stycznia 2010 roku w Rybińsku, zajmując 25. miejsce w sprincie techniką dowolną. Tym samym już w swoim debiucie wywalczył pierwsze pucharowe punkty. Dzień później Wołotka był osiemnasty w biegu łączonym na 30 km. Były to jego jedyne indywidualne starty w sezonie 2009/2010, który ukończył na 134. miejscu. W kolejnym sezonie startował częściej, jednak punktów nie zdobył ani razu i nie został uwzględniony w klasyfikacji generalnej. W lutym 2011 roku wystąpił na mistrzostwach świata w Oslo, gdzie wspólnie z Aleksiejem Połtoraninem był szósty w sprincie drużynowym klasyczną. Wystartował także w biegu na 50 km stylem dowolnym, ale nie ukończył rywalizacji. W sezonie 2011/2012 punktował tylko raz – 11 grudnia 2011 roku w Davos był dziesiąty w sprincie stylem dowolnym. W klasyfikacji generalnej zajął 117. miejsce.
- – zawodnik nie wystartował TdS – Tour de Ski RT – Ruka Triple
LT – Lillehammer Tour
STK – Ski Tour Kanada
DNS – Zawodnik został zgłoszony do biegu, ale w nim nie wystartował
DNF – Zawodnik nie ukończył biegu
LPD – Zawodnik został zdublowany