Denise Chalem passe les premières années de sa vie au Caire. Sa famille quitte l'Égypte suite aux évènements du Canal de Suez et s'installe en France. Après le bac, elle prépare un DEUG d'études théâtrales et de lettres à Censier, où elle suit les cours de Jacques Lassalle. Elle est ensuite l'élève de l'école de Robert Hossein à Reims, avant d'intégrer leConservatoire national supérieur d'art dramatique dans la classe d'Antoine Vitez (Promotion 1977). Au théâtre, sous la direction de Gabriel Garran, Jean-Pierre Vincent, Bernard Murat, Marcel Bluwal ou Stéphane