Après avoir travaillé de 1972 à 1979, comme ingénieur électronicien à Technicatome où il se consacre à l’étude et à l’installation du système de contrôle commande du réacteur nucléaire expérimental CAP pour la propulsion maritime implanté sur le site du CEA à Cadarache.
Il devient, au début des années 80, responsable technique d’une PME spécialisée dans le solaire thermique.
En 1983, il entre à la délégation régionale Ile de France de l’AFME (Agence Française de la Maîtrise de l’Énergie) en tant que responsable des secteurs habitat/tertiaire et collectivités locales. Il rejoint en 1988, comme chargé d’études, l’INESTENE (Institut d’Evaluation des Stratégies Energétiques et Environnementales en Europe), où il réalisera, entre autres, une analyse comparative des impacts économiques du site nucléaire de Fessenheim et des actions de maîtrise de l’énergie en Alsace entre 1976 et 1988 .
En 1991, il devient directeur technique d’un bureau d’études spécialisé dans la programmation de travaux de maîtrise de l’énergie dans le secteur tertiaire, avant de s’établir, à partir de 1995, comme ingénieur-conseil indépendant dans le domaine de la maîtrise de la demande de l’énergie et de l’environnement pour des collectivités territoriales tout en assurant des activités d’enseignant (fondation école polytechnique féminine de Sceaux) et pour les agents des espaces info énergie de l’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie).
À l’échelle internationale, il a été missionné par l’ADEME, EDF Internationale, la Banque Mondiale, la Direction de l’énergie de l’Union européenne et de nombreuses ONG pour des missions d’applications de programmes de maîtrise de l’énergie et de développement de système d’énergie solaire (Bulgarie, République Tchèque, Maroc, Tunisie, Palestine, Mauritanie, Mali…).
Dans le cadre de ces activités, Denis Chamonin participait à l’animation de réunions publiques et conférences sur les problématiques énergétiques, principalement pour le monde associatif et les établissements d’enseignement.