Denise Richards est née à Joliet dans l'Illinois le 17 février 1971, d'un père ingénieur et d'une mère gérante d'un café.
Après avoir obtenu son diplôme de la El Camino High School d'Oceanside en 1989, elle se lance dans une carrière de mannequin. Cependant, en raison de sa petite taille (1,67 m), elle ne parvient pas réellement à percer dans le milieu. Elle s'oriente alors vers le cinéma et décroche de nombreux rôles secondaires dans des films à petit budget et des séries télévisées.
Elle est révélée au grand public en 1998 grâce à son rôle sulfureux dans le film Sexcrimes, car la scène d'amour entre elle, Neve Campbell et Matt Dillon fait beaucoup parler d'elle. L'année précédente, Denise Richards était apparue dans Starship Troopers. Elle est également connue pour son apparition dans le James Bond : Le Monde ne suffit pas, en 1999.
En 2002, elle épouse l'acteur Charlie Sheen avec lequel elle a deux enfants, Sam (2004) et Lola Rose (2005). Cinq mois après la naisssance de sa première fille, Denise Richards choisit de poser entièrement nue pour l'édition du magazine Playboy qui paraît en décembre 2004. Elle est alors élue la "maman la plus sexy" par la revue In Touch Weekly.
En 2003, elle apparaît dans Love Actually et dans Scary Movie 3. Depuis 2006, l'actrice est divorcée de son mari.
En 2007, elle est à l'affiche de Blonde and Blonder aux côtés de Pamela Anderson.
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