Родился 20 января 1946 года в небольшом городке в штате Монтана. Его отец был ученым и работал на министерство сельского хозяйства США, в связи с чем семья часто переезжала. В детстве у Дэвида было достаточно своеобразное увлечение. Он интересовался трупами насекомых (которых складывал в коробочки) и животных, а позднее любил заглядывать и в морг - все это было следствием его интереса к потустороннему миру. Также мальчика тянуло к живописи, и он намеревался стать художником. Поэтому в 1963 году Дэвид поступил в Коркоранскую школу искусств в Вашингтоне, а спустя пару лет переехал в Филадельфию, где стал посещать Пенсильванскую академию искусств. Там он занимался живописью, фотографией и скульптурой.
Любимым художником будущего режиссера был экспрессионист Оскар Кокошка, также ему нравились работы Ф. Бэкона и Э. Хоппера. В 1966-м году, посещая курсы экспериментального искусства, Дэвид начинает увлекаться мультипликацией и создает свою первую анимационную короткометражку «Шестеро заболевают». Год спустя Линч купил кинокамеру и совместил анимацию с кинокадрами в своей следующей работе «Алфавит», который вошел в знаменитый альманах авангардного кино. В тот же период он уже трудился над сценарием к фильму «Бабушка», с которым впоследствии принял участие в конкурсе и получил стипендию Американского института кино, сняв на нее 35-минутный фильм с отточенной линией повествования и цепляющим сюжетом. Вскоре после выхода ленты Дэвид Линч приступает к работе над полнометражной картиной, названной «Голова-ластик». Но процесс затянулся, в связи с проблемами финансирования, хотя материальную поддержку Дэвиду оказывал даже его друг детства. Только в 1976-м году фильм увидел свет. В нем уже ярко проявился режиссерский талант Линча в создании запутанных и своеобразных сюжетных линий с сюрреалистичностью происходящего. Этот сначала скептически принятый фильм впоследствии стал культовым.
На Линча обращают внимание, и по предложению Мэла Брукса он снимает очередной шедевр – картину «Человек-слон», номинированную на восемь премий «Оскар». Так что следующий проект Дэвида Линча уже обладал внушительным бюджетом в несколько десятков миллионов долларов, но экранизация фантастического романа «Дюна» не обрела успех у зрителей и не собрала ожидаемых кассовых сборов. А вышедшей позднее, расширенной телевизионной версией фильма недоволен остался и сам Линч.
В 1986 на экраны вышел триллер «Синий бархат», получивший ряд наград Национального общества кинокритиков, вскоре после чего Дэвид Линч становится популярен в Европе. В 1990-м году Линч получает «Золотую пальмовую ветвь» на Каннском кинофестивале за свою новую ленту «Дикие сердцем». В том же году на телевидении начинается показ телесериала Дэвида Линча, названный «Твин Пикс». Но набравший было за первые серии популярность проект вскоре был закрыт, в связи с резким падением рейтинга. Тем не менее, и эта работа Линча стала культовой. А позднее вышла и полнометражная лента «Твин Пикс: Сквозь огонь». Противоречивые мнения критиков вызвала и следующая картина - «Шоссе в никуда».
Но вышедшая в 1999-м году драма «Простая история» снискала массу положительных отзывов. Следом Линч взялся работать над телесериалом. Но, не пройдя тестовые показы, проект был свернут, а отснятый материал был собран в один полнометражный фильм «Малхолланд Драйв», который номинировался на премию «Золотой глобус» в четырех категориях.
Следующей заметной работой Дэвида Линча стала картина «Внутренняя империя», снятая на простую цифровую камеру и без предварительного сценария. В дальнейшие годы Дэвид участвовал в различных проектах, а также снимал рекламные ролики и музыкальные клипы. Музыка вообще играла большую роль в фильмах Дэвида Линча, и долгое время он плотно сотрудничал с композитором Анджело Бадаламенти. Позднее Дэвид и сам увлекся электронной музыкой и в 2001-м году выпустил первый собственный альбом, а спустя десять лет - и второй.
Важное место в жизни Линча занимает трансцендентальная медитация, на тему которой в 2006-м году он выпустил книгу, на русском языке вышедшую под названием «Поймать большую рыбу».
