Alexis Denisof est né le 25 février 1966 dans le Maryland. Son père, né en Russie, est un immigrant. Sa mère est originaire de Philadelphie. Alexis passe une grand partie de son enfance à Seattle. Après le Bac, il part explorer l'Europe et se pose en Angleterre où il étudie à la Academy of Music and Dramatic Arts. Alexis choisit de rester vivre 15 années en Angleterre avant de revenir aux USA poursuivre sa carrière d'acteur.

De retour sur le sol natal, Alexis tourne d'abord dans une série de la Fox intitulée "Ghost cop". Il travaille également sur un projet de mini-série ("Noah's Ark") et fait une apparition dans la série "Highlander", avant d'être embauché pour jouer le rôle du nouvel observateur de Buffy dans la troisième saison. Initilialement destiné à disparaître très tôt (Wesley devait être tué), Joss Whedon, le créateur de Buffy, change d'avis. Le personnage de Wesley quitte Sunnydale, vivant, à la fin de la troisième saison.

Lors du démarrage de la première saison d'Angel, le partenaire de David Boreanaz est Glenn Quinn, qui joue le rôle de Doyle. Mais très vite, le courant ne passe pas entre entre lui et Joss Whedon, qui supervise le tournage de la quatrième saison de Buffy mais se consacre à la réalisation de sa nouvelle série, "Angel". Glenn Quinn quitte le tournage d'Angel au bout de 8 épisodes, laissant tomber Whedon qui fait alors appel à Alexis Denisof pour reprendre son rôle de Wesley. Au départ, ce n'est que pour quelques épisodes, un dépannage en quelque sorte. Mais Whedon se rend compte que l'alchimie fonctionne très bien entre Wesley et Angel. Il sera donc le nouveau partenaire du vampire.

La troisième saison de Buffy est un moment important de la vie d'Alexis Denisof, et pas seulement pour des raisons professionnelles. C'est sur le plateau qu'il fait la rencontre d'Alysson Hannigan, qui joue Willow. C'est le coup de foudre, mais Alexis refuse d'aller plus loin, partant du principe qu'il ne mélange jamais amour et travail. L'année suivante, chacun se retrouvant dans sa série respective, les deux amoureux sautent le pas. Avec bonheur, semble-t-il, puisque cela dure maintenant depuis trois ans.