David ha trascorso la sua infanzia passando da uno Stato all'altro al seguito del padre scienziato. Ha frequentato numerose scuole d'arte all'interno delle quali ha iniziato ad interessarsi di cinema: utilizzava i suoi primi documentari e cortometraggi nelle installazioni artistiche che realizzava. Nel 1977 realizza il suo primo film, "Eraserhead", cui ha lavorato ossessivamente per cinque anni. Il successo di questa pellicola ha consentito a Lynch di girare la sua opera seconda, "The Elephant man" (1980), su esplicita richiesta di Mel Brooks. La pellicola ha avuto otto nomination all'Oscar fra cui quelle per il miglior film, la migliore regia e la migliore sceneggiatura. L'enorme successo di critica e di pubblico hanno spinto Lynch a girare il flop fantascientifico "Dune" (1984) ma due anni dopo raggiuge nuovamente il successo con la pellicola "Velluto blu" (1986) con cui ottiene una nomination all'Oscar per la migliore regia e che si rivela il suo lavoro più originale e personale dalle origini. Successivamenteha vinto la Palma d'oro a Cannes con "Cuore Selvaggi" (1990) prima di realizzare il cult "Twin Peaks: fuoco cammina con me" (1992) versione cinematografica e prequel del celebre serial televisivo diretto sempre da Lynch. Al Festival di Cannes nel 2001 presenta "Mulholland Drive" che vince il premio per la miglior regia ex aequo con "L'uomo che non c'era" di Joel Coen. Per la tv ha prodotto e diretto 'On the Air' (1992) e 'Hotel Room' (1993). Come attore ha recitato, fra l'altro, nei suoi film "Dune", nelle versioni per il cinema e la tv di "Twin Peaks" e nel film "Nadja" (1994) di Michael Almereyda. Ha partecipato al documentario 'Midnight Movies: From The Margin To The Mainstream' (2005) di Stuart Samuels. Ultimamente ha realizzato la pellicola "Inland Empire" (2006) presentato fuori concorso alla 63ma Mostra di Venezia.