Emekli Büyükelçi, Eski MHP Milletvekili, Eski MHP Genel Başkan Yardımcısı Deniz Bölükbaşı halk tarafından eski dönemde Anadolu Fırtınası lakabı ile tanınan Türk Siyasetçi Osman Bölükbaşı’nın oğludur. Babası 1950, 1954, 1957, 1961, 1965 ve 1969 yıllarında Milletvekili olarak mecliste yer almıştır.
1949 yılında Ankara’da dünyaya gelen Deniz Bölükbaşı, baba tarafından aslen Kırşehir Mucur İlçesi nüfusuna bağlıdır.
TED Ankara Koleji’ni bitirmiş ardından Ankara Üniversitesi Hukuk Fakültesi’nden mezun olmuştur. 1973 senesinde Dışişleri Bakanlığı’na giren Bölükbaşı çeşitli kademelerde görev yapmıştır.
Atina ve Bonn Büyükelçiliklerinde Elçi Müsteşarlığı, Lizbon Büyükelçisi, Dışişleri Bakanlığı 1. Hukuk Müşavirliği, Başbakan Yardımcısı Devlet Bahçeli’nin Dış Politika Başdanışmanlığı, TC 1 Mart Tezkere öncesi görüşmelerin diplomasi ayağına başkanlık yapmıştır.
Türk Siyasetinde Anadolu Fırtınası, 1 Mart Vakası isimli kitaplara imzasını atmıştır. 2002 ve 2007 seçimlerinde MHP Milletvekili adayı olarak gösterilmiş, Ankara 2. Bölge 1. sıradan Milletvekili olmuş ardından Yönetim Kuruluna dahil olmuş ve Türk Dünyası ve Uluslararası İlişkilerden Sorumlu Genel Başkan Yardımcısı seçilmiştir.
2011 yılında kaset iddialarının gündeme gelmesi neticesinde milletvekilliği adaylığı ve partideki görevlerinden istifa etmiştir.
Uzun süre Akciğer kanseri tedavisi gören Deniz Bölükbaşı rahatsızlığı sonucu Başkent Üniversitesi Hastanesi’ne kaldırılmış ancak 69 yaşında iken tedavi gördüğü hastanede yaşamını yitirmiştir.