David Gilmour urodził się 6 marca 1946 roku w Cambridge. Wraz z Sydem Barrettem studiowali w Cambridgeshire College of Arts and Technology. Podczas gdy Barrett, wraz z Rogerem Watersem, Nickiem Masonem i Rickiem Wrightem zakładali Pink Floyd, Gilmour w 1963 dołączył do grupy Jokers Wild, którą opuścił w 1966 i stworzył nową formację z częścią kolegów z zespołu. Grupa, posługująca się najpierw nazwą Flowers, a następnie Bullitt, przez resztę 1966 i większość 1967 roku koncertowała w Hiszpanii i Francji, po czym zakończyła działalność.
David został zaproszony do współpracy z Pink Floyd w styczniu 1968 roku; miał uzupełniać skład jako drugi gitarzysta obok coraz bardziej nieobliczalnego Barretta. Syd pożegnał się z zespołem kilka miesięcy później, a Gilmour został głównym gitarzystą i wokalistą grupy.
Pierwsze konflikty między Gilmourem, a Rogerem Watersem zaczęły pojawiać się pod koniec lat 70., kiedy basista zaczął przejmować coraz większą kontrolę nad zespołem, a stosunki między nimi znacznie się pogorszyły. Na wiosnę 1978 roku Gilmour wydał swój pierwszy, solowy album, zatytułowany "David Gilmour". Płyta znalazła się w pierwszej dwudziestce brytyjskich list przebojów.
Mniej więcej w tym samym czasie artysta w znacznym stopniu przyczynił się do sukcesu Kate Bush, pomagając jej przy wydaniu debiutanckiego albumu, "The Kick Inside" (1978). Kilka lat później wspomógł także zespół Dream Academy, który dał się poznać w 1985 roku. Rok wcześniej David wydał swoją drugą solową płytę - "About Face".
Kiedy w 1985 roku Waters odszedł z Pink Floyd, to właśnie Gilmour przejął kontrolę nad grupą. Nowy album Pink Floyd, "A Momentary Lapse of Reason", stworzony i nagrany z Nickiem Masonem i Rickiem Wrightem ukazał się w 1987, a towarzyszyła mu wielka, światowa trasa koncertowa. Po "The Division Bell", ostatniej studyjnej płycie Pink Floyd z 1994, zespół udał się na kolejne międzynarodowe tournee. W roku 1996 Pink Floyd zostali przyjęci do amerykańskiego Rock and Roll Hall of Fame, a w listopadzie 2005 znaleźli się także w brytyjskim Music Hall of Fame.
Poza Pink Floyd artysta udzielał się jako muzyk sesyjny, producent, a nawet inżynier dźwięku. Współpracował z takimi wykonawcami jak Bryan Ferry, Hawkwind, Ringo Starr, Sam Brown, Grace Jones, Tom Jones, Elton John, The Who, Supertramp. W 1999 David Gilmour wziął udział w nagraniu albumu Paula McCartneya "Run Devil Run", po którym muzycy zagrali razem szereg koncertów, zakończonych występem w legendarnym Cavern Club w Liverpoolu.
W maju 2003 roku artysta przekazał cały zysk ze sprzedaży swojego domu w Maida Vale (3 miliony 600 tysięcy funtów) organizacji charytatywnej Crisis, wspierającej bezdomnych. W listopadzie tego samego roku został odznaczony Orderem Imperium Brytyjskiego za zasługi w dziedzinie muzyki.
Najnowszy album Davida Gilmoura "On An Island" powstał w 2005 roku. Płyta jest zbiorem piosenek i utworów instrumentalnych napisanych przez niego samego oraz jego żonę Polly Samson, która odpowiadała za teksty. Gilmour łączy muzykę ludową, jazzową, orkiestralną i rockową, splatając je ze sobą w spójną całość za sprawą swojej lirycznej gitary. Krążek ukazał się w marcu 2006 roku. Autorem orkiestracji do utworów był polski kompozytor Zbigniew Preisner. W nagraniu wziął udział m.in. Richard Wright – kolega z zespołu Pink Floyd oraz polski pianista Leszek Możdżer. W utworze „Red Sky At Night” Gilmour po raz pierwszy popisuje się grą na saksofonie.
Między marcem a wrześniem 2006 roku odbyło się tournée promujące płytę, w ramach którego 26 sierpnia artysta wystąpił na terenie Stoczni Gdańskiej w towarzystwie 38-osobowej orkiestry Filharmonii Bałtyckiej pod batutą Zbigniewa Preisnera. W koncercie oprócz zespołu Gilmoura (Richard Wright, Phil Manzanera, Guy Pratt, Dick Parry, Jon Carin, Steve Di Stanislao) gościnnie wziął udział również Leszek Możdżer. Koncert był częścią obchodów 26-lecia powstania Solidarności.
W 2003 r. David Gilmour został odznaczony Orderem Imperium Brytyjskiego (otrzymując tytuł Komandora tegoż orderu) za zasługi dla muzyki, kultury oraz działalność charytatywną.
W 1996 David Gilmour został wprowadzony do Rock and Roll Hall of Fame jako członek Pink Floyd.
