Narodil sa 20. januára 1946 v Missoule, meste nachádzajúcom sa v americkom štáte Montana.
Jeho celovečerným debutom sa stala snímka Mazacia hlava z roku 1977. Nasledovali filmy Sloní muž, Duna, Modrý zamat, Zbesilosť v srdci či Mullholand Drive. Z Lynchovej dielne pochádza aj populárny seriál Mestečko Twin Peaks.
Režíroval aj niekoľko videoklipov (napr. pre Nine Inch Nails, Mobyho či Interpol) a reklám (napr. Calvin Klein, Dior, L'Oreal, Yves Saint Laurent či Gucci).
Počas svojej kariéry získal štyri nominácie na Oscara, dvakrát ho ocenili Cézarom, je tiež držiteľom Zlatej palmy a Zlatého leva za celoživotné dielo.
