David Jon Gilmour Cambridge-ben született 1946. március 6-án, és itt is nőtt fel. Apja docens, anyjata nárnő volt.

A cambridgei "The Perse School iskolába" járt, ahol találkozott a Pink Floyd későbbi gitárosával, Syd Barretttel, és ebédidejükben együtt gitároztak. Ekkor még nem ugyanabban a zenekarban játszottak, mivel Gilmour 1963-ban csatlakozott a Jokers Wild  nevű helybéli bandához. Cambridge környékén ők számítottak az egyik legjobb zenekarnak, minden tagja képzett zenész volt. A banda eredeti dobosát  felváltó Willie Wilson a The Wall show-kban a Pink Floyd háttérzenekarának tagja is volt.

Mivel Gilmour Cambridge-ben élt, így könnyen talált fellépési lehetőséget a Jokers Wildnak, azonban nem érte be ennyivel és miután Syddel és néhány barátjukkal 1965 augusztusát utcazenéléssel töltötték Dél-Franciaországban, úgy határozott, hogy a Jokers Wilddal visszatér a kontinensre. Körülbelül egy évig maradtak. Őket is elragadta a hippiőrület, s a zenekart Flowers névre keresztelték. Ez a formáció végül megszűnt.

 

Gilmourt 1967 decemberében hívta meg Nick Mason a Pink Floydhoz, hogy ha gondolja, akkor játsszon velük. Végül 1968 januárjában csatlakozott is hozzájuk, így a zenekar ideiglenesen öt tagból állt. Ha Syd Barrett, a zenekar alapítója és vezetője képtelen volt játszani a koncerteken, Gilmour játszotta a gitártémáit, s mikor Barrett végül teljesen kiszállt a zenekarból), akkor Gilmour lett a szólógitáros és a másik fő énekes, Roger Waters basszusgitáros és Richard Wright billentyűs mellett.

 

1985-ben Waters bejelentette, hogy „az ő részéről vége a Pink Floydnak”, majd egy évre rá, 1986-ban Gilmour és a dobos, Nick Mason a sajtónak azt mondták, hogy Waters távozott a bandából és ők tovább viszik nélküle a Pink Floydot. Ezt követően Gilmour vette át az irányítást a zenekarnál, s Masonnal és Wrighttal közösen elkészítették az 1987-es A Momentary Lapse of Reason lemezt. Waters a bírósághoz fordult, mert úgy vélte, hogy Gilmourék nem adhatnak ki semmit Pink Floyd néven. Végül peren kívül megállapodtak.

2006 decemberében Gilmour összeállított egy zenekart Syd Barrett emlékére, aki még ez év júliusában meghalt, s előadták a Pink Floyd első kislemezdalát, az Arnold Laynet, ami Syd szerzeménye.

      

Gilmournak összesen négy szóló albuma jelent meg, amelyek bejutottak az Egyesült Államok 40-es toplistájára.

Az első, az 1978-ban kiadott David Gilmour c. album

 

A második az About Face (1984.)

22 évvel ezután, 2006-ban a  On an Island című album Angliában jelent meg Gilmour 60. születésnapján. Világszerte 1,5 milliónyit adtak el belőle.  Castellorizon című szám Grammy-díjat kapott "Legjobb Hangszeres Rock Előadás" címen, majd újra elnyerte ezt a címet a Live in Gdańsk albumról.

    

A  Live in Gdańs felvételei 2006-ban, a gdański kikötőnél készültek az 1980-as lengyel forradalom ünneplése napján, a mintegy 50 000 fős hallgatóság előtt. Egy héttel a koncertfelvétel kiadása előtt, 2008. szeptember 15-én elhunyt a Pink Floyd egykori billentyűse, Richard Wright.

 

Gilmour első felesége Virginia "Ginger" Hasenbein volt. A házasságból négy gyerekük született. 1994. július 28-án Polly Samsonnal házasodott össze, akitől három gyermeke született. Gilmour számos jótékonysági szervezetnek adományozott hajléktalanok megsegítése céljából.  1996-ban bekerült a Rock and Roll Hall of Fame-be, mint a Pink Floyd tagja.

Az angol királynő 2003-ban a  Brit Birodalom Parancsnoka kitüntetést adományozta Gilmournak, így megilleti a "Sir" megszólítás.

A Rolling Stone magazin által összeállított "minden idők száz legnagyobb gitárosa" listán ő 82. helyet foglalja el.

Sok kritikus és hallgató szerint minden idők egyik legjobb gitárszólóját lehet hallani a Comfortably Numb című számban.