Denis Juneau est né à Montréal (Verdun) le 30 septembre 1925. En 1943, il entre à l'École des beaux-arts à l'âge de 18 ans et y étudie jusqu'en 1950.  Parmi ses professeurs, Alfred Pellan aura une influence décisive sur lui.  Après ses études à l'École des beaux-arts, il explore différents univers et effectue un stage à titre d'apprenti orfèvre chez Georges Delerue en 1951 et comme dessinateur l'année suivante chez l'orfèvre Gilles Beaugrand.

En 1954, la conclusion d'un contrat pour une sculpture en marbre l'amène en Italie. Il découvre alors l'effervescence de l'Europe de l'après-guerre et est conquis par le design italien. Une visite à la triennale du design industriel à Milan de 1954 le décide à s'inscrire au Centre d'art industriel de Novare où il étudiera durant deux ans sous l'égide de son fondateur, Nino Di Salvatore. Il étudie notamment les techniques de l'intégration de l'art à l'environnement industriel et s’imprègne de l'esprit du design moderne qui aura un impact sur sa démarche artistique. Parmi les règles qu'il retient, l'harmonie dans toute composition et l'économie de moyens sont centrales. Le narratif cède le pas à la création des espaces reliant formes et couleurs afin d'évoquer l'ordre inhérent aux phénomènes physiques. Le critique d'art Rodolphe de Repentigny écrira qu'il nous amène dans «des projets symboliques où chaque forme joue le rôle d'un signe dans une formule algébrique».

De retour à Montréal en 1956, le milieu est réceptif à sa conception de l'art. Il formera, avec Jean Goguen, Guido Molinari, et Claude Tousignant, la seconde génération des plasticiens. Les années qui suivent sont prolifiques tant sur le plan de la production que des expositions de groupe et individuelles. Son arrivée sur la scène artistique est saluée notamment pour l'aspect éthéré et inédit de son travail. En 1959, Fernand Leduc l'invite à participer à l'exposition Art Abstrait, exposition marquant l'arrivée officielle de la seconde génération des plasticiens.

Les œuvres de Denis Juneau ont été fréquemment montrées au Canada, mais également à New York, Washington, Paris, Londres, Bruxelles, Spolète. Parmi les expositions majeures qui lui ont été consacrées, les plus marquantes resteront Juneau, exposition itinérante organisée par le Consulat général du Canada à New York (1975-1976), Regards neufs sur l’art de Denis Juneau (1956-1984), présentée au Musée des beaux-arts du Canada (1984-1985), et Ponctuations, rétrospective mise sur pied par le Musée du Québec en 2001-2002.

Denis Juneau a remporté de nombreuses récompenses, notamment le Prix de la Fondation Gershon Iskowitz (1986) et le prix Paul-Émile-Borduas (2008).

Denis Juneau est décédé à l'âge de 89 ans à Montréal, le 6 octobre 2014.