С семилетнего возраста Кэмерон посещал частную школу в Винкфилде (близ Аскота) в Беркшире. С детских лет интересовался искусством.
Окончил Итонский колледж и Оксфордский университет (диплом с отличием), где изучал политику, философию и экономику. В Оксфорде Кэмерон познакомился с Борисом Джонсоном (в настоящее время — мэр Лондона), Джорджом Осборном (канцлер казначейства), Натом Ротшильдом и др.
У пары четверо детей; их первенец Авен Реджинальд, родившийся 8 апреля 2002, страдал эпилепсией и умер в возрасте семи лет в 2009 году. Кэмерон имеет двух дочерей Нэнси Гвен (родилась в 2004 году) и Флоранс Роз Энделлион (родилась 24 августа 2010), а также сына Артура Элвена (родился в 2006 году).
В 1993 году Кэмерон начал работу в Министерстве внутренних дел Великобритании.
На выборах 1997 года избирался от округа Стаффорд, но потерпел поражение. Семь лет работал в совете управляющих одной из крупнейших медиакомпаний Великобритании.
На выборах 2001 года был избран членом палаты общин от округа Уитни, Оксфордшир.
В 2005 году после ухода в отставку Майкла Говарда, под руководством которого партия проиграла парламентские выборы, был избран лидером партии в третьем туре. Во время его лидерства в партии произошёл значительный рост поддержки партии среди избирателей — на фоне падения рейтинга лейбористов.
В первом туре предвыборных дебатов весной 2010 года, по результатам опросов, проиграл Нику Клеггу, лидеру Либеральных демократов, но победил в последнем.
В Палате общин Кэмерон голосовал за начало войны в Ираке, за расследование обстоятельств начала войны в Ираке (в 2006 году), резко против запрета на охоту, за предоставление равных прав представителям сексуальных меньшинств, против предложенных лейбористами антитеррористических законов, против исключения наследственных пэров из Палаты лордов, за полностью избираемую Палату лордов, против запрета на курение, против расширения интеграции в Евросоюз. Несмотря на то, что Кэмерон критиковал экономическую политику лейбористов, в 2008 году он поддержал план правительства Гордона Брауна по борьбе с мировым экономическим кризисом.
Во время войны в Грузии в 2008 году призвал ввести визовые санкции против России и приостановить её членство в Большой восьмёрке.
Вечером 11 мая 2010 года премьер-министр Гордон Браун объявил о своём уходе с постов главы правительства и лидера Лейбористской партии и подал Королеве прошение об отставке с поста премьер-министра. В тот же вечер предложение Королевы о формировании правительства получил Дэвид Кэмерон, партия которого набрала наибольшее число мандатов на всеобщих выборах 6 мая 2010 года (но не получила абсолютного большинства в парламенте); Кэмерон объявил о намерении сформировать правящую коалицию с либерал-демократами.
12 мая 2010 года, впервые в послевоенной истории Британии, было сформировано коалиционное правительство; лидер Либеральных демократов Ник Клегг занял пост заместителя премьер-министра.
43-летний Кэмерон стал самым молодым премьер-министром Великобритании с 1812 года, когда правительство возглавил 42-летний граф Ливерпуль.
5 октября 2010 года Кэмерон извинился перед своими избирателями за то, что не смог полностью выполнить своё предвыборное обещание по выплате пособий по уходу за детьми — пособий будут лишены около 1,2 миллиона человек с высоким доходом.
24 июня 2016 года заявил о своей отставке после оглашения результатов референдума, на котором большинство британцев проголосовали за выход из ЕС.
13 июля 2016 года Дэвид Кэмерон ушел в отставку. Преемником Кэмерона стала глава МВД Великобритании Тереза Мэй.
13 ноября 2023 года вернулся в правительство Великобритании и был назначен Министром иностранных дел Великобритании.
13.11.2023