Дэвид Митчелл родился в городе Саутпорт (графство Мерсисайд, Англия). Но рос он в Малверне (графство Вустершир). Митчелл изучал американскую и английскую литературу в Кентском университете.
После обучения он прожил год на Сицилии, затем переехал в Хиросиму (Япония), преподавал английский язык японским студентам. Через 8 лет Митчелл с японской женой Кэйко и двумя детьми возвращается в Англию.
В одном из своих эссе Митчелл пишет:
Я знал, что хочу стать писателем ещё, когда был ребёнком. Но в Японии, где я жил с 1994, я слишком много отвлекался от этого. Вероятно я стал бы писателем, не важно где бы я жил, но стал бы я тем же писателем, если бы провёл последние 6 лет в Лондоне, Кейптауне, на нефтяной платформе или в цирке? Это мой ответ себе.
Первый роман Митчелла «Литературный призрак» («Ghostwritten»), вышедший в 1999 году, движется вокруг света, от Окинавы к Монголии и дальше к пред-миллениумному Нью-Йорку: 9 рассказчиков повествуют истории, которые связываются и пересекаются. Книга выиграла премию Джона Луэллина-Риса (за лучшую британскую книгу написанную автором моложе 35 лет).
Две его следующие работы «Сон № 9» («number9dream») (2001 год) и «Облачный атлас» («Cloud Atlas») (2004 год) были включены в шортлист Букеровской премии. В 2003 году Митчелл вошёл в список лучших молодых британских писателей, по версии журнала «Granta». В 2007-ом он был включён в список 100 самых влиятельных людей в мире по версии журнала «Тайм».
Его следующий роман «Чёрный лебедь Грин» («Black Swan Green») был опубликован в 2006 году и вошёл в лонглист Букеровской премии. В 2010 году вышел в свет пятый роман Митчелла «Тысяча осенних дней Якова де Зоэ» («The Thousand Autumns of Jacob de Zoet»).
Сейчас Митчелл живёт вместе с семьёй в городе Корк (Ирландия).
В 2012 году роман Митчелла «Облачный атлас» был экранизирован.
