Денис Худяков пришел в нефтяную промышленность в 1998 году молодым специалистом после окончания профильного вуза. Начинал свою карьеру в НГДУ «Мамонтовнефть» объединения компании «Юганскнефтегаз» в ХМАО в должности оператора по добыче нефти и газа пятого разряда. «После окончания вуза стал работать оператором пятого разряда в НГДУ „Мамонтовнефть“», — рассказал он газете «Комсомольская правда» в 2014 году. В структуре крупнейшего дочернего общества «Роснефти» он прошел путь от рабочего до начальника главного управления добычи нефти и газа (ГУДНГ), а затем — до главного инженера и исполняющего обязанности первого заместителя генерального директора по производству. В 2015 году Худяков был назначен генеральным директором другой «дочки» «Роснефти» — АО «РН-Пурнефтегаз» (г. Губкинский). Под его руководством предприятие обеспечивало добычу нефти в сложных условиях Ямало-Ненецкого автономного округа. С 2018 года топ-менеджер возглавлял АО «Оренбургнефть» — крупнейший добывающий актив в Поволжье, также входящий в структуру «Роснефти». Параллельно он координировал работу других дочерних структур в Оренбургской области, отвечая за стратегическое развитие и техническую политику. В январе 2022 года он был назначен генеральным директором АО «Самотлорнефтегаз». Предприятие разрабатывает крупнейшее в России Самотлорское месторождение, расположенное в Ханты-Мансийском автономном округе.  Проработав на предприятии три года, топ-менеджер, по данным источника URA.RU, получил назначение в центральном аппарате «Роснефти». В 2025 году Худяков занял пост руководителя департамента добычи нефти и газа компании.