1946年出生于美国蒙大拿州密苏拉的大卫·林奇在美国小镇上长大。高中毕业后去波士顿的艺术博物馆学院(the School of the Museum of Fine Arts)学习。毕业后他曾计划去欧洲继续进行为期三年的艺术学习，但是由于不适应，15天后即返回美国。在他结婚生子(儿子Jennifer Chambers Lynch日后也成为了一名导演)，完成了几个短片之后，1977年他完成了自己的处女作《橡皮头》，该片散漫的拍摄了五年，并且一度被认为是怪异和难以理解的，在制片人Ben Barenholtz的帮助下，这部电影最终以cult片面世并吸引了许多人的目光，也使得大卫·林奇得以拍摄自己的第一部主流影片《象人》(1980)。该片在评论界和票房上取得了巨大成功。然后是《沙丘》(1984)，这部电影成为了一次商业上的灾难。但接下来的《蓝丝绒》(1986)中大卫·林奇仍然坚持自己的风格，这也是他最具个性化的作品。

1990年，《我心狂野》让他得到了当年戛纳国际电影节的最高奖。这些电影，以及包括他的电视剧《双峰》(1990)在内的作品，形成了大卫·林奇独特的风格：摇动的色彩，以梦幻场景以及幻想蒙太奇的运用来表达角色思想情感。他已经成为了最著名的作者导演，并且是目前活着的导演中极少数敢于对抗电影协会以及好莱坞的导演之一。他在作品中仍然坚持自己对电影的理解：表现复杂的，难以言说的生命。他确切的知道为什么要采取这样那样的机位、灯光、剪辑、布景，轨道以及滤光器——但他永远不会告诉给任何人。那些美丽又费解的影片即使不能使他成为最伟大的电影导演之一，也会让他作为最伟大的作者留名影史。

即使他的影片不属于现实主义的范畴，它们仍然在以另一个角度展示着真实的世界：一个令人困惑的，无理性的，无数随机事件的结合体，人们在其中中随波逐流地认识着生命的意义。大卫·林奇希望观众能与自己的电影产生情绪上和本能上的共鸣，然后得到自己个人的理解。正如他所说：“生活令人费解，电影也理应如此。”作为一个创造者，大卫·林奇和格里菲斯做着同样的事。他永远不会停止在银幕上创造奇观。

1992为奇幻恐怖片《双峰：与火同行》执导并编剧并在同年获得了第45届戛纳电影节的金棕榈奖提名。 

1993年林奇再次凭借电影《双峰：与火同行》获奖，与该片的另一位编剧罗伯特·恩格斯各自获得了第19届土星奖最佳编剧提名。1997年执导、编剧并参演恐怖片《妖夜慌踪》，这是大卫·林奇一个新的起点，林奇以华丽、阴郁、诡异的风格和对类型片元素的解析重构著称，将充满恐怖的梦魇转换为怪癖荒谬的超现实场景。
1999年导演传记片《史崔特先生的故事》，这是一部以自真人真事改编的电影，林奇一改其诡异的风格，以朴实内敛的手法，叙说了一个简单动人的小故事，林奇凭借此片先后获得了第52届戛纳电影节的金棕榈奖提名和第12届欧洲电影奖的环球银幕奖。

2001年执导编剧悬疑片《穆赫兰道》，其剧情可以有无数种解析和组合，但它的主题却异常清晰，该片完全不遵守传统电影的叙事结构和内在逻辑，摄影、美工、音乐等均微妙地暗示着多层梦境的可能性，《穆赫兰道》就这样成为林奇的代表作之一，林奇获得了第54届戛纳电影节的最佳导演奖。 
2002年又连续执导了三部短片，分别是《黑暗的房间》《兔子》《哑巴乐园》。

2006年执导并编剧悬疑片《内陆帝国》，但林奇在开始计划这部电影的时候压根就没有写任何剧本，他是在拍摄每一段场景之前都是临阵磨枪写完的，所以这部影片并不怎么成功，大卫凭此片仅获得了第63届威尼斯电影节的未来数字电影奖。

2007年与多位导演联合执导为纪念戛纳电影节60年的电影《每人一部电影》。

2010年参演电影《2012：改变时刻》。