Es formà a Eton (1979-85) i es llicencià en política, filosofia i economia a la Universitat d’Oxford (1988). Treballà com a cap de la secció de política al departament d’investigació del Partit Conservador, aleshores liderat per John Major, i en 1992-93 fou assessor del canceller de l’Exchequer (ministre de finances britànic) Norman Lamont. Després d’una etapa a l’empresa privada com a directiu de Carlton Communications Plc., l’any 2001 fou elegit diputat tory per la circumscripció de Witney (Oxfordshire). Al juny del 2003 s’incorporà al gabinet a l’ombra de l’oposició i el mateix any, coincidint amb l’elecció de Michael Howard com a líder del partit, en fou elegit vicepresident. Al desembre del 2005, la renúncia de Howard al lideratge després de la derrota en les eleccions legislatives comportà l’elecció de Cameron com a líder de la formació.
En les eleccions del maig del 2010, al capdavant del Partit Conservador, derrotà els laboristes encapçalats per Gordon Brown, bé que no aconseguí majoria absoluta. En negociacions posteriors, acordà la formació d’un govern de coalició amb el Partit Liberal Democràtic, en el qual ocupà el càrrec de primer ministre. La prioritat del seu govern foren les mesures de xoc per a fer front a les repercussions de la crisi econòmica global mitjançant dràstiques retallades amb l'objectiu de combatre el dèficit, mesures que en alguns moments despertaren una forta oposició. La coalició de govern es veié afectada per algunes dissensions amb els seus socis, sobre els quals obtingué un avantatge en el referèndum del maig del 2011, en què fou derrotada la proposta de reforma electoral, a la qual s’oposava. Un mes després el govern que encapçalava sofrí també un trasbals quan el cap de comunicacions del primer ministre fou detingut per un escàndol periodístic que tingué lloc a l'època en què era editor d’un setmanari sensacionalista de gran circulació. D’altra banda, obtingué un aval internacional amb els Jocs Olímpics de Londres del 2012.
Cameron protagonitzà unes relacions amb la Unió Europea en les quals es féu palès el creixent distanciament britànic, arran sobretot de les directives del Tractat d'Estabilitat del març del 2012, a les quals Cameron s’oposà en solitari (amb l’excepció de la República Txeca). Al gener del 2013 proposà la celebració d’un referèndum sobre la pertinença de la Gran Bretanya a la Unió Europea, esperonat per l’ascens dels euroescèptics de l’UKIP (Partit de la Independència del Regne Unit), que en les eleccions europees i locals del 2014 superaren els dos grans partits britànics. Cameron hagué de respondre també al secessionisme del govern escocès, dominat pels nacionalistes, i a l’octubre del 2012 pactà amb el líder d’aquest partit, Alex Salmond, la celebració a Escòcia d’un referèndum d’autodeterminació. Celebrat el 18 de setembre de 2014, s’imposà l’opció de continuar dins del Regne Unit, i representà un impuls al seu mandat. Dins l’agenda més global, Cameron continuà la tradicional i estreta aliança dels governs britànics amb els Estats Units, molt especialment en la confrontació amb Rússia per la crisi d’Ucraïna i per la lluita contra el terrorisme fonamentalista islàmic. Tanmateix, en política exterior rebé un fort revés quan la cambra dels Lords rebutjà la seva proposta d’intervenir militarment a Síria (agost del 2013).
Tot i les críriques per les creixents desigualtats socials, la bona marxa de l'economia (malgrat les dificultats de la crisi econòmica global) i la consolidació de la City com a centre financer de primer ordre mundial facilitaren al maig del 2015 la seva reelecció al front del Partit Conservador amb una còmoda majoria que li permeté la formació d'un govern en solitari. Al febrer del 2016 anuncià la iniciativa principal del seu segon mandat, el referèndum sobre la permanència de la Gran Bretanya a la Unió Europea, qüestió molt controvertida des de l'accés a l'organització. Tot i negociar les setmanes següents un estatut especial per a la Gran Bretanya i protagonitzar una intensa campanya a favor de la permanència, el resultat del referèndum, celebrat el 23 de juny, donà una ajustada però clara majoria als partidaris d'abandonar la UE. Cameron dimití els càrrecs el mes següent i fou substituït com a líder dels conservadors i com a primer ministre per Theresa May. Al setembre dimití l'acta de diputat.