1969년 영국에서 태어나 켄트대학에서 영문학을 전공하고 비교문학으로 석사학위를 받았다. 이탈리아에서 일 년을 지낸 후 일본으로 건너가 팔 년 동안 영어를 가르치는 등 세계 각국을 떠돌다가 영국으로 돌아와 소설을 쓰기 시작했다. 1999년 첫 소설 『유령이 쓴 책』을 발표한 데이비드 미첼은 단숨에 평단과 대중의 주목을 받는다. 그해 35세 이하의 영국 작가가 쓴 최고 작품에 주어지는 존 루엘린 라이스 상을 수상했고, 가디언 신인 작가상 후보에도 올랐다. 2001년에는 『넘버 나인 드림』으로 맨부커상, 제임스 테이트 블랙 메모리얼 상 후보에 올랐으며, 2003년 <그랜타> 선정 ‘영국 최고의 젊은 작가 20인’에 이름을 올렸다.

2004년 『클라우드 아틀라스』로 맨부커상 최종 후보에 올랐고, 2007년 [타임]지 선정 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100인’에 뽑혔다. 2006년에는 『블랙스완그린』이 [타임]지 선정 ‘올해 최고의 책 10권’에 뽑히기도 했다. 2010년 발표한 『야코프의 천 번의 가을』은 19세기 일본 나가사키에 위치한 인공섬 데지마를 배경으로 한 소설로, 2010년 맨부커상 후보에 오르고 2011년 커먼웰스상을 수상했다. 2014년 『본 클락스The Bone Clocks』를, 2015년 『슬레이드 하우스Slade House』를 발표했고, 한강, 마거릿 애트우드 등의 소설가들과 함께 ‘미래 도서관’ 프로젝트의 작가로 선정돼 2144년에 공개될 작품을 쓰기도 했다.