Die Römer, die im 1. Jahrhundert v. Chr. nach Denia kamen, richteten hier zunächst einen Flottenstützpunkt ein und nannten die Stadt "Dianium",

wahrscheinlich zu Ehren der Göttin Diana. Während der Kaiserzeit wurde sie in ein muncipium umgewandelt, das heißt, eine von Rom abhängige Stadt. Anhand archäologischer Funde lässt sich nachweisen, dass sich hier eine bedeutende und reiche Zivilisation gebildet hatte. Die Verbindung über das Mittelmeer und der groß ausgebaute Hafen bedingte, dass sowohl zahlreiche Kriegs- als auch Handelsschiffe der Römer hier aus- und einliefen.

Nachdem im 6. und 7. Jahrhundert die Westgoten eine kurze Zeit die Stadt beherrschten, wurde Denia im 8. Jahrhundert von den Mauren erobert. Während der moslemischen Herrschaft erlebte der Ort, der nun den Namen "Daniya" trug, einen kulturellen und wirtschaftlichen Glanz. Im 9. Jahrhundert wurde Denia Hauptstadt des Königreiches "Taifa". Dieses moslemische Teilreich erstreckte sich über die heutige Marina Alta bis nach Alicante und umfasste sogar einen Teil der Region Murcia sowie die Balearen. Taifa erklärte sich im Jahr 1013 unabhängig von der Macht Córdobas und prägte eine eigene Währung.

Mit der Rückeroberung der Christen durch Pere Eiximen unter der Herrschaft König Jaime I (Jakob der Erste) im Jahr 1244 blieb Denia zunächst eine militärische Festung und war gleichzeitig Hauptstadt der gleichnamigen Grafschaft, die später zur Markgrafschaft erhoben wurde. Don Francisco Gómez de Sandoval y Rojas, der 5. Markgraf von Denia und Graf von Lerma, erreichte als Premierminister und Günstling des spanischen Königs Philipp III, dass Denia im Jahre 1612 der Stadttitel verliehen wurde. Der sehr mit der Heimat verbundene Graf hatte den König vorher sogar davon überzeugen können, dass dieser am 8. Februar 1559 seine Hochzeitsfeier in Denia abhielt.

Im 18. Jahrhundert verlor Denia aufgrund des Spanischen Erbfolgekrieges und der Napoleonischen Kriege an Bedeutung. Erst im 19. Jahrhundert führte der Rosinenhandel als Wirtschaftsmotor zu einer enormen städtebaulichen Entwicklung und schuf ein kulturelles Milieu mit einer konsolidierten bürgerlichen Gesellschaft. Die Herstellung der Rosinen geriet Anfang des 20. Jahrhunderts in eine Krise und wurde durch den Anbau von Zitrusfrüchten abgelöst. Gleichzeitig entwickelte sich der Spielzeughandel, der der Stadt bis in die sechziger Jahre zu einer wirtschaftlichen Blüte verhalf.

Seit Mitte des 20. Jahrhunderts verdrängte die rasante Entwicklung des Tourismus fast alle anderen Wirtschaftszweige. Vor allem das gute mediterrane Klima und der zwanzig Kilometer langen Sandstrand, der auf Höhe des Stadtteiles Las Rotas in Fels- und Steinküste übergeht, locken in jedem Jahr zahlreiche Touristen in die Stadt.