Денис Баланюк стал известен прежде всего по выступлениям за «Днепр» (2013-2017). Также имеет опыт игр в «Висле» (Краков), киевском «Арсенале», донецком «Олимпике», финском «Мариехамне». В 2020-21 годах успел поиграть в террористическом государстве в составе «торпедо» (москва).
«Спартак» (Варна) подписал Баланюка осенью 2022 года. В прошлом сезоне на счету украинца 26 матчей и 5 голов. Игрок покинул клуб в статусе свободного агента.