Дэннис начал работать моделью в 16 лет. Впервые он подал заявку на конкурс моделей, когда случайно услышал о конкурсе по радио. Учился по специальности искусство, в Саваннском колледже искусств и дизайна (SCAD), но вскоре сменил её на фотографирование. Он считает, что это помогло ему научиться правильно позировать, как модели для азиатских стран, таких, как Гонконг, Сингапур и Тайвань. Его мечта стать профессиональным фотографом, когда уйдёт из индустрии развлечений.
Начал карьеру в южнокорейском шоу-бизнесе, как модель для рекламных роликов, затем ему предложили главную роль в сериале «Мой милый шпион», режиссёра Донг-сан Го. В этом сериале Дэннис О сыграл Хан Ю Иля, таинственного шпиона, который влюбляется в обычную женщину-полицейского. Именно эта дорама принесла ему головокружительный успех, а его популярность взлетела до небес. Официальный сайт сериала несколько раз перегружался от наплыва посетителей.