年幼时的大卫·芬奇对画画、雕塑、摄影和录音机有浓厚兴趣；在看了动作电影《虎豹小霸王》之后，8岁的大卫·芬奇就决定要以电影为终生追求。
1980年，进入工业光魔公司参与动作科幻电影《星际大战六部曲：绝地大反攻》的制作。1983年，参与动作科幻电影《星球大战6》的视效工作。1984年，离开工业光魔公司。
1985年，执导纪录片《敲击生命之鼓》。1986年，大卫·芬奇加入专门拍摄广告及MV的电影广告公司“政令宣达电影公司”。1987年，与三位导演伙伴成立了Propaganda电影公司。1992年，独立执导个人首部电影《异形3》。
1995年，执导以罪犯约翰·杜制造的连环杀人案件为线索的犯罪电影《七宗罪》，该片从警员沙摩塞和米尔斯的视角出发，讲述了“七宗罪”系列谋杀案的故事，入围第20届日本电影学院奖最佳外语片，而他也凭借该片入围第22届土星奖最佳导演奖。
1999年，执导改编自恰克·帕拉尼克同名小说的悬疑惊悚电影《搏击俱乐部》，该片由布拉德·皮特、爱德华·诺顿、海伦娜·伯翰·卡特联合主演。
2002年，执导由朱迪·福斯特、克里斯汀·斯图尔特合作主演的犯罪电影《战栗空间》，该片主要讲述了梅格·阿特曼带着小女儿在安全屋中与三名歹徒斗智斗勇的故事。2005年，担任动作电影《狗镇之主》的制作人。
2007年，执导由杰克·吉伦哈尔、马克·鲁弗洛、小罗伯特·唐尼联合主演的悬疑犯罪电影《十二宫》，该片入围第60届戛纳电影节主竞赛单元。2008年，执导由布拉德·皮特、凯特·布兰切特共同主演的爱情奇幻电影《返老还童》，他凭借该片入围第81届奥斯卡金像奖最佳导演奖。
2010年，执导根据本·麦兹里奇的小说《意外的亿万富翁：Facebook的创立，一个关于性、金钱、天才和背叛的故事》改编而成的传记电影《社交网络》，该片由杰西·艾森伯格、安德鲁·加菲尔德合作主演，入围第35届日本电影学院奖最佳外语片，他凭借该片入围第83届奥斯卡金像奖最佳导演奖。
2011年，执导惊悚悬疑电影《龙纹身的女孩》，该片源于瑞典推理小说家斯蒂格·拉赫松《千禧年》三部曲的第一部，由丹尼尔·克雷格、鲁妮·玛拉、罗宾·怀特联合主演，讲述了一位神奇的女黑客和一位男记者合作破案的故事，入围第36届日本电影学院奖最佳外语片。
2013年，与詹姆斯·弗雷合作执导悬疑政治剧《纸牌屋》，该剧讲述了一个冷血无情的美国国会议员及与他同样野心勃勃的妻子在华盛顿白宫中运作权力的故事，入围第65届艾美奖剧情类剧集-剧情类最佳剧集奖，他凭借该剧获得第65届艾美奖剧情类剧集-剧情类剧集最佳导演奖。
2014年，执导改编自吉莉安·弗琳同名小说的惊悚悬疑电影《消失的爱人》，该片由本·阿弗莱克 、罗莎曼德·派克合作主演，他凭借该片入围第72届美国金球奖最佳导演奖；同年，担任动画片《亡命暴徒》的制作人，该片根据黑马漫画公司作品改编。
2015年，执导由摩根·弗里曼主演的科幻电影《与拉玛相会》；同年，执导改编马克斯·欧利希小说的悬疑恐怖电影《再生缘》。
2017年，执导由布拉德·皮特主演的动作惊悚电影《僵尸世界大战2》，该片讲述了主人公寻找僵尸病毒的起源进而寻找应对方法的故事；10月13日，执导由乔纳森·格罗夫、安娜·托芙合作主演的犯罪剧《心理神探》在Netflix播出，该剧讲述了一名FBI探员多次追捕连环杀手和强奸犯，最终成功追捕美国最臭名昭著的几位变态杀人狂的故事。
2021年，大卫·芬奇执导的Netflix惊悚片《杀手》或将于11月在巴黎开机。
