David Hemmings, syn prodavače koláčů, už od dětských let zpíval v operním sboru. Roku 1954 se dokonce zúčastnil jako člen English Opera Company evropského turné s inscenací Brittenovy opery Otočení šroubu na motivy novely Henryho Jamese.

Současně hrál menší filmové úlohy. Jakmile však v pubertě ztratil při mutaci svůj sopránový hlas, soustředil zájem na jiné umělecké disciplíny. Neuspořádaně studoval a nic nedokončil - ani normální školu, ani kurzy herectví a výtvarného umění (Arts and Educational School, Epsom School of Arts). Načas se věnoval malířství (se slušným ohlasem uspořádal v patnácti letech výstavu svých olejomaleb) a později vystupoval jako zpěvák a kytarista v nočních klubech. Účinkoval také v TV seriálech, na divadelních prknech a v dětském film. seriálu Five Clues to Fortune (1957, Pět klíčů k bohatství).

Mezinárodní hvězdu z něho však učinila teprve postava módního londýnského fotografa Thomase, jehož objektiv zachytí v parku při sledování milenecké dvojice (Vanessa Redgraveová a Ronan O'Casey) tajemnou vraždu, v kultovním snímku podle novely Julia Cortazara Zvětšenina v režii M. Antonioniho.

Na sklonku 60. let patřil k nejvyhledávanějším anglickým hercům. Jako by přenášel z civilu do svých většinou tragických postav na plátně něco z vlastního nepokoje, nerovnosti a podrážděné nespokojenosti: ctižádostivý a věrolomný Artušův levoboček Mordred, který v touze po moci a trůnu rozeštve rytíře kulatého stolu mezi sebou i proti králi (Richard Harris), ve filmové verzi Hartovy a Loeweho muzikálové variace na artušovskou legendu Král Artuš a jeho družina (režie J. Logan); kapitán husarského pluku Lewis Nolan, který jako první padne v nesmyslném útoku, v dramatu z krymské války Útok lehké kavalerie (režie T. Richardson); anglický výsadkář John, počínající si při střetu s německými vojáky jako chladnokrevný zabiják, v působivém válečném dramatu podle románu Alana Whitea Umírání za dlouhého dne (režie P. Collinson); anglosaský panovník Alfréd, jemuž se podařilo zvítězit nad Dány a sjednotit zemi, v historickém dramatu Alfréd Veliký (režie C. Donner).

Se svým obchodním partnerem Johnem Dalym založil 1967 dodnes fungující filmovou společnost Hemdale, z níž o tři roky později odešel. S přibývajícími lety (a kilogramy) se postupně přehrál do charakterních úloh, ale především se postavil na druhou stranu kamery.

Jako režisér se uvedl psychologickým dramatem dvou studentů v Cambridgi Utíkám ve strachu, natočeným podle románu Gregoryho McDonalda. Uznání získal dramatem na motivy skutečných událostí 14 (Stříbrný medvěd na MFF v Berlíně) o snaze čtrnácti osiřelých sourozenců udržet rodinu pohromadě.Natočil ještě nákladný snímek z meziválečného Berlína Krásný gigolo, ubohý gigolo s Davidem Bowiem a Marlene Dietrichovou a pak komerčně zaměřené dobrodružné filmy Ten, který přežil a Souboj o poklad Yankee Zephyru.

Od poč. 80. let působil jako herec a režisér převážně v Austrálii, ale věnoval se také TV režii; realizoval mj. epizody seriálů Magnum, A-Team, Airwolf, To je vražda, napsala, Stingray, Vlkodlak, V žáru noci, Kvantový skok, Hardball, Znamení růže.

Kromě toho v některých seriálech účinkoval jako host, např. Příběhy ze záhrobí, Zapadákov, Kung fu: Legenda pokračuje. Byl hostem přehlídky Febiofest 2002.

V roce 1959 se stala jeho první manželkou herečka Jenny Lewersová, s níž má dceru Deborah. Z jeho druhého manželství s americkou herečkou Gayle Hunnicuttovou (1968 - 74) pochází syn Nolan. Roku 1976 se oženil se svou tehdejší sekretářkou Prudence Casembrootovou.

Zemřel na infarkt při natáčení v Rumunsku.