Службу в органах Следственного комитета Российской Федерации Денис Златоустов начал с 15 января 2011 года в должности старшего следователя-криминалиста отдела криминалистики Волжского межрегионального природоохранного следственного управления Следственного комитета Российской Федерации, а с 2015 года был назначен на должность старшего следователя-криминалиста отдела криминалистики следственного управления по Тверской области.
В соответствии с распределением служебных обязанностей Златоустов проводит исследование предметов и вещественных доказательств в цианоакрилатовой камере отдела криминалистики на предмет обнаружения на них отпечатков пальцев рук, оказывает практическую помощь следователям в проведении технического осмотра мобильных телефонов и электронных носителей информации с использованием специальных аппаратно-программных комплексов. Ведет автоматизированный централизованный учет нераскрытых убийств, иных тяжких и особо тяжких преступлений против личности.
В настоящее время, будучи старшим следователем – криминалистом Денис Златоустов успешно передает опыт и знания молодым следователям. Как он считает, как и любой другой работник, следователь-криминалист Следственного комитета должен обладать рядом качеств и черт характера, благодаря которым работа будет осуществляться наиболее благоприятно и оптимально. Криминалист должен быть честным и принципиальным, трезво мыслить в любых ситуациях, обладать высоким развитым интеллектом, эрудицией, и, в какой-то мере, творческим мышлением.
Так, из наиболее резонансных уголовных дел, в которых Денис Златоустов обеспечивал квалифицированное криминалистическое сопровождение, является дело о совершении в период с 2012 по 2017 года в городе Твери преступлений сексуального характера в отношении малолетних девочек. Злоумышленник был пойман благодаря оставленному им одному единственному отпечатку пальца руки на двери квартиры, где он совершил очередное преступление. Этот отпечаток пальца был обнаружен и изъят в ходе осмотра места происшествия с участием старшего-следователя криминалиста Златоустова. Проведённые в ЭКЦ УМВД проверки по соответствующим учётам не выявили совпадений по данному отпечатку пальца. В связи с этим Денис Златоустов обнаруженный отпечаток пальца направил в адрес ГУК СК России для постановки на учёт в ведомственную дактилоскопическую следотеку, где и было выявлено совпадение этого следа руки, с отпечатком пальца в дактилокарте на имя уроженца города Мурманска.
Несколько дней понадобилось сотрудникам правоохранительных органов чтобы установить местонахождение мужчины, который проживал на съемных квартирах, и задержать его. Под тяжестью улик злоумышленник признал свою вину в инкриминируемых ему деяниях. Заключением комплексной судебной психолого-психиатрической комиссии экспертов мужчина был признан вменяемым. Приговором суда фигурант признан виновным в совершении преступлений и ему назначено наказание в виде лишения свободы сроком на 13 лет с отбыванием наказания в исправительной колонии строгого режима.