David William Duchovny lahir pada 7 Agustus 1960 di New York City, dari keluarga keturunan Yahudi dan Skotlandia. Ayahnya, Amram Ducovny, adalah penulis dan publicist dari keluarga imigran Yahudi, sementara ibunya, Margaret Miller, seorang guru sekolah.

Ia memiliki seorang adik perempuan, Laurie, dan kakak laki-laki, Daniel Ducovny, yang terkenal sebagai sutradara iklan dan sinematografer. Setelah menyelesaikan pendidikan di Princeton dan Yale, David sempat mengejar gelar Master dalam Sastra Inggris dan tampil aktif dalam dunia seni peran, namun memilih berkarier di bidang akting di akhir 1980-an.

Awalnya, David berkarier sebagai pemeran iklan dan tampil dalam film berperan kecil seperti New Year’s Day dan Bad Influence. Pada 1991, ia mendapatkan peran kecil di serial Twin Peaks, yang membuat namanya dikenal oleh penonton global. Ia lalu membintangi film seperti Don’t Tell Mom the Babysitter’s Dead dan Beethoven.

Karir terobosannya terjadi saat ia memerankan agen FBI Fox Mulder dalam serial populer The X Files mulai 1993. Peran ini membawanya ke puncak ketenaran internasional, dikenal dengan humor sarkastik dan kemampuan improvisasi. Ia membintangi dua film layar lebar berdasarkan serial ini, serta kembali membintangi serial Californication tahun 2007, yang memperkuat posisinya sebagai aktor papan atas.

Selain itu, David juga tampil di film seperti Return to Me (2000) dan Evolution (2001), serta tampil dalam cameo di film komedi Zoolander. Ia dikenal sebagai aktor yang mampu mempertahankan kualitas aktingnya di berbagai genre dan medium, serta memiliki latar belakang akademik yang kuat dan bakat menulis.