Lynch se narodil se v Missoule v americké Montaně, v dětství se často stěhoval kvůli práci svého otce, zemědělského výzkumníka. Uměleckou dráhu zahájil studiem malířství na akademii ve Filadelfii. Původně se totiž toužil stát výtvarníkem a k filmu se dostal oklikou, když se pokusil rozpohybovat své malby v krátkém experimentu s názvem Six Men Getting Sick z roku 1966.
Zpočátku se David Lynch věnoval nezávislé a experimentální tvorbě, přičemž jeho celovečerní debut Mazací hlava (1977) vznikal v náročných podmínkách několik let. Vyzkoušel si ale i mainstreamovou tvorbu s velkofilmem Duna (1984), po kterém se však vrátil k autorskému pojetí filmu. Celý život také inklinoval k výtvarnému umění a malbě, širšímu publiku jsou však známy spíše jeho režijní počiny.
Kritiku i diváky poprvé Lynch výrazně zaujal dramatem Sloní muž (1980), které mu vyneslo nominaci na Oscara za režii. Známý je ale i pro své znepokojivé sondy do hlubin lidské duše jako Modrý samet, mysteriózní Mulholland Drive či surreální Lost Highway. Televizní publikum zná Lynchovu tvorbu díky seriálu Městečko Twin Peaks, který v 90. letech uhranul i české diváky.
Kromě filmu se David Lynch věnoval také hudbě, fotografii a byl vášnivým propagátorem transcendentální meditace, pro jejíž šíření založil i vlastní nadaci. David Lynch Foundation tuto techniku, představenou Maharišim Mahešim Jógim v 50. letech, také učí. Režisér ji považuje za klíčový zdroj své kreativity a vnitřního míru, což se odráží i v jeho filmech a přednáškách. Lynch meditaci často popisuje jako jednoduchou metodu pro dosažení „oceánu čistého vědomí“, která pomáhá nacházet rovnováhu a generovat nápady.
Lynch zemřel v lednu 2025 ve věku 78 let, podlehl následkům rozedmy plic. Jeho život až do 8. února 2026 připomíná v Centru současného umění DOX retrospektiva s názvem Up in Flames. Výstava, na které se režisér sám podílel, představuje přes 400 Lynchových děl.
