Denise Beitelschmidt studierte Ingenieurgeologie an der Technischen Universität München. Nach mehreren Jahren im pädagogischen Umfeld wurde sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Komplexe Materialien des Leibniz Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden tätig und promovierte zu mechanischen Eigenschaften metallischer Gläser an der Technischen Universität Dresden. Es folgte eine leitende wissenschaftliche Position am Lehrstuhl Kraftfahrzeugtechnik der TU Dresden, an dem sie eine Fachgruppe „Leichtbau, Werkstoffe und Alterungsprozesse“ aufbaute. Nach einem Forschungs- und Lehraufenthalt an der University of Illinois at Chicago (UIC), USA,  übernahm Denise Beitelschmidt die Geschäftsfeldleitung der Thermischen Oberflächentechnik am Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahlforschung (IWS) in Dresden. Hierzu erhielt sie von der Fraunhofer Gesellschaft den Talenta Excellence Grant. Von 2019-2024 war Denise Beitelschmidt als Head of Global Industry Management bei der ZwickRoell Gruppe und war mit ihren Mitarbeitenden für Beratung und Umsetzung der branchenspezifischen Ziele des Unternehmens verantwortlich. Seit April 2024 ist sie als Division Manager High-Temperature and Construction Materials bei Netzsch Gerätebau tätig. Denise Beitelschmidt ist Mitglied mehrerer Industriebeiräte von Forschungseinrichtungen, Mitglied im Kuratorium beim Fraunhofer IWM in Freiburg sowie Mitglied des Managementkreises von MaterialDigital. Sie ist verheiratet und Mutter von vier erwachsenen Kindern.