Впервые за основу юлаевцев Денис Хлыстов сыграл в сезоне 1998/1999. До того момента Хлыстов выступал за уфимский Новойл в первой лиге, был капитаном. В Салавате Юлаеве Денис играл вплоть до 2006-го года, пока не перешел в Нефтехимик.
За нижнекамцев форвард выступал до 2008 года, после чего оформил переход в магнитогорский Металлург. В составе сталеваров нападающий стал одним из ведущих игроков.
Хлыстов - бронзовый призер чемпионата КХЛ, финалист Лиги чемпионов (2009г.). В регулярном чемпионате КХЛ 2011/2012 за Металлург Хлыстов сыграл 54 матча и набрал 24 очка (10+14). В плей-офф он сыграл 12 игр (0+5).
