David Jones nasce a Londa in una modesta famiglia, il padre Haywood Stenton è impiegato e la madre Margaret Mary Burns lavora in un cinema di quartiere. Frequenta la Bromley Technical High School e negli anni Sessanta forma diversi gruppi e incide qualche 45 giri, ma di poco successo.
La svolta è nel 1969, quando pubblica il singolo "Space Oddity" ispirato alla pellicola "2001 - Odissea nello spazio". Da allora la sua carriera è tutta in ascesa: fra gli album di successo di quegli anni ricordiamo 'The Man Who Sold the World' (1971) 'Hunky Dory' (1972), 'Ziggy Stardust' (1973), 'Aladdin Sane' (1973). L'esordio sul grande schermo avviene nel 1976 con il film fantascientifico di Nicholas Roeg "L'uomo che cadde sulla terra" in cui David interpreta il ruolo dell'alieno, rock star venuta dallo spazio. Nel film di Roeg oltre a recitare cura le musiche e fa altrettanto in "Gigolò" (1978) e in "Cristiana F - Noi i ragazzi dello Zoo di Berlino" (1981). Interpretazioni degne di nota sono quelle di "Furyo" (1983) di Nagisa Oshima, in cui recita a fianco di un altro musicista, Ryuichi Sakamoto, e "Miryam si sveglia a mezzanotte" (1983).
Negli anni Ottanta continua a dedicarsi al cinema parallelamente alla musica recitando in "Labyrinth, dove tutto è possibile" (1986) e in "Absolute Beginners" (1986), diretto dal regista Julien Temple che già aveva lavorato ai suoi videoclips. Negli anni Novanta appare nel prequel della serie televisiva "Twin Peaks: Fuoco cammina con me!" (1992) di David Linch, per il quale scrive anche le musiche di "Strade perdute" (1996).
In "Basquiat" del 1996 impersona un convincente Andy Warhol e un altro ruolo importante segue nel 1999 in "Il segreto di Mr. Rice". E' entrato nella "Rock' n' Roll Hall of Fame" nel 1996 e nei primi anni Ottanta ha recitato in teatro il ruolo di John Hurt in "The Elephant Man". Ultimamente ha lavorato nel film di Christopher Nolan "The Prestige" (2006) accanto a Christian Bale, Michael Caine, e Scarlett Johansson.