ODTÜ Geliştirme Vakfı Özel Lisesi’ni ve Başkent Üniversitesi Tıp Fakültesini bitirdi. Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Patoloji Anabilim Dalı’nda uzmanlık eğitimini 2014’te tamamladı. 2012 yılında 4 aylık sürede University California San Francisco’da (UCSF) jinekolojik patoloji departmanında gözlemci-araştırmacı olarak bulundu. 2014-2016 yılları arasında Hitit Üniversitesi Çorum Eğitim Araştırma Hastanesi’nde mecburi hizmetini yapan Dr. Deniz Ateş Özdemir, 2016-2017 arasında Johns Hopkins Üniversitesi Dermatopatoloji ve Ağız Patolojisi servisinde klinik fellow olarak çalıştı. 2017 yılında Dışkapı Eğitim Araştırma Hastanesi Patoloji Kliniğinde uzman doktor olarak görev yaptı ve 2017 yılında Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Patoloji Anabilim Dalı’nda Öğretim Görevlisi olarak çalışmaya başladı. 2019 yılında doktor öğretim görevlisi oldu, 2023 yılında da doçent ünvanını almaya hak kazandı. Dermatopatoloji, Jinekolojik Patoloji ve Ağız Patolojisi ile ilgilenmektedir.