Er arbeitete mit Komponisten wie Luciano Berio, William Bolcom, John Cage, Manfred Trojahn, Philip Glass, Heinz Winbeck, Laurie Anderson, Philippe Manoury, Aaron Copland, Hans Werner Henze, Michael Nyman und Kurt Schwertsik.
Nach seinen ersten Positionen als Chefdirigent des Saint Paul Chamber Orchestra (1972–1980) und des American Composers Orchestra, New York (1977–2002), übersiedelte er 1980 nach Deutschland und Österreich. Er wurde Generalmusikdirektor am Württembergischen Staatstheater Stuttgart (1980–1987) und beim Orchester der Beethovenhalle, beim Internationalen Beethovenfest und an der Oper Bonn (1987–1995). Von 1997 bis 2002 war er Chefdirigent des Radio-Symphonieorchesters Wien, von 1997 bis 2012 Professor ans Mozarteum Salzburg und von 1995 bis 2006 Chefdirigent des Stuttgarter Kammerorchesters. Seit 2002 ist Dennis Russell Davies Chefdirigent des Bruckner Orchesters Linz und Opernchef am Landestheater Linz.
Als Gastdirigent hat er zahlreiche bedeutende europäische und amerikanische Orchester dirigiert.
Seit Beginn der Saison 2009/2010 ist er Chefdirigent des Sinfonieorchesters Basel.
