『レイジング・ブル』では体を鍛え上げボクサー役を演じた後、老いた主人公を演じるために体重を20キロ増やしたり、『アンタッチャブル』では頭髪を抜くなど、徹底した役作りは有名でこのような取り組みを示すデニーロ・アプローチという造語もある。
その演技はまさに変幻自在。どのような役であろうと事前の徹底したリサーチの基に、完璧な演技を観客に見せつける。『レナードの朝』での患者役は、実際の関係者が驚くほど役にはまり込んでいた。また、その演技力ゆえか、脇役で映画に登場した際は、その怪演で主役を完全に喰ってしまうことが多々ある(『バックドラフト』、『アンタッチャブル』など)。また、近年は『
ミート・ザ・ペアレンツ』や『
アナライズ・ユー』などのコメディにも多数出演をして好評を得ている。