Nasce a Spoltore, un paesino in provincia di Pescara, da mamma Maria e papà Alfredo; è il loro terzo figlio, forse un po' inatteso, dopo Aldo e Massimo. Nel frattempo il fratello Aldo, di dieci anni più grande, a dispetto del volere della mamma e spalleggiato dal nonno paterno, comincia a correre.
Quando Danilo ha quattro anni lo portano a vedere una corsa del fratello Aldo che arriva col gruppo dei migliori; tutti sono contenti, ma il piccolo Danilo se la prende e gli dice: "Perché non hai fatto la volata per vincere?".
E' proprio per seguire le orme del fratello che Danilo esprime il desiderio di correre. E' così che il papà acquista una piccola bici di seconda mano e nel 1984, a Picciano (PE), Danilo disputa la sua prima corsa e la vince.
Indirizzato al ciclismo da Licio Del Gallo, scopritore tra gli altri di Cristian Leone, Ruggero Marzoli e Donato Giuliani, Danilo ha fatto tutta la trafila dagli esordienti, agli juniores. Esplode da dilettante nel 1998: correndo per il team veneto Record Cucine Caneva vince il Campionato Italiano, il Giro del Friuli e il Giro d'Italia baby.
Passa alla categoria maggiore (come stagiaire) nel settembre '98 dopo essersi classificato terzo nei Mondiali Under 23 a Valkenburg.
Nel 1999 corre per la Cantina Tollo-Alexia e coglie il suo primo successo da profesionista nella sua terra vincendo una tappa del Giro d'Abruzzo. E' l'unica vittoria, ma la stagione è comunque ricca di soddisfazioni; sono infatti numerosi e ottimi i piazzamenti: 2° al Giro di Lombardia, 2° nella classifica finale del Giro d'Abruzzo, 2° nel Gp di Larciano e, purtroppo per lui, 2° in una tappa del Giro d'Italia, beffato dal colombiano Chepe Gonzalez sul Monte Sirino.
Il 2000 lo comincia alla grande: inizia a vincere a Pantalica, prosegue con una tappa del Giro dei Paesi Baschi sciorinando un finale irresistibile in salita (è 2° anche nella generale), poi il Gran Premio Industria e Commercio di Larciano, quindi due tappe al Giro d'Abruzzo e, infine, centra quello che era il suo primo obbiettivo della stagione, una tappa al Giro d'Italia, trionfando sul Gargano. La seconda parte della stagione è concentrata sulla partecipazione alle Olimpiadi, dove conclude con un onorevole 11° posto.
Nel 2001 è l'anno della sua consacrazione; per il terzo anno alla Cantina Tollo riesce a cogliere sei successi tra i quali una tappa del Giro d'Italia e, nel finale di stagione, un grande Giro di Lombardia, prova di Coppa del Mondo. Nel 2002 passa alla Saeco e da lui tutti si aspettano moltissimo; l'impegno non manca, si dimostra corridore determinato, potente ma ad oggi, nonostante le numerose vittorie gli manca la conferma a grandi livelli. Nelle grandi classiche in linea è spesso tra i primi ma la vittoria gli sfugge, basti pensare all'ultima stagione (2003): 3° nell'Amstel Gold Rade, 11° alla Freccia Vallone, 8° alla Liegi-Bastogne-Liegi e 3° nella Classica di San Sebastian. A fine stagione ha contatti per cambiare squadra ma decide di rimanere anche per il 2004 alla Saeco. Nella stagione vince il Brixia Tour, ma non ottiene altri risultati di rilievo. Nel 2005 vince la prima edizione dell'UCI ProTour, classifica che premia il miglior ciclista della stagione considerando i piazzamenti tra classiche e corse a tappe durante tutto l'anno. La maggior parte dei punti li conquista in aprile e maggio con il successo al Giro dei Paesi Baschi, all'Amstel Gold Race ed alla Freccia Vallone, a cui fa seguito il Giro d'Italia con un quarto posto finale e due vittorie di tappa.
Nel 2006 il primo tentativo "serio" di conquista del Giro d'Italia con la conclusione al ventitreesimo posto, e non va meglio al successivo Tour dove il tentativo di rifarsi svanisce fin dalle prime tappe, a causa di una infiammazione al sottosella che lo costringe al ritiro. Nel 2007 vince la Milano-Torino ed una tappa alla Settimana Internazionale di Coppi e Bartali. Si scatena nelle classiche delle Ardenne, con la vittoria nella Liegi-Bastogne-Liegi ed il podio all'Amstel Gold Race ed alla Freccia Vallone. Conquista il 90° Giro d'Italia, con due successi di tappa, dieci anni dopo la vittoria del Giro Under 23, diventando il primo abruzzese e il corridore italiano più meridionale ad aggiudicarsi la classifica generale.
Nel 2008 corre con Paolo Savoldelli nella LPR Brakes-Farnese Vini. Termina il Giro in ottava posizione dopo avere sfiorato la maglia rosa sull'arrivo del Monte Pora nella diciannovesima tappa. A fine giugno rinnova fino al 2011 la sua collaborazione con la squadra di Bordonali. Nel 2009 partecipa al Giro d'Italia del centenario con ambizioni di maglia rosa, ma deve inchinarsi in classifica generale al russo Denis Menchov dopo un duello conclusosi nell'ultima cronometro di Roma. Il 22 luglio è ufficializzata, in attesa delle controanalisi, la sua positività al CERA in due controlli durante il Giro d'Italia 2009: il 20 maggio dopo la tappa di Arenzano ed il 28 maggio dopo quella di Benevento. L'8 agosto 2009 anche le controanalisi confermano la positività del corridore che viene licenziato dalla Lpr. Il 1º febbraio 2010 viene squalificato per due anni dal tribunale nazionale antidoping del Coni: la squalifica cesserà il 21 luglio 2011.