1977年，他执导了人生中第一部长片《橡皮头》，他从一个父亲的角度，以现实主义的手法，表现了他对社会黑暗面的恐惧和焦虑。

1980年，大卫·林奇的第一部主流影片《象人》上映，这部影片获得了第53届奥斯卡金像奖最佳导演和最佳改编剧本两项提名。

1984年12月1日，科幻片《沙丘》上映，该片由大卫·林奇执导，肖恩·杨和帕特里克·斯图尔特主演。

1986年，伊莎贝拉·罗塞里尼、凯尔·麦克拉克伦主演了影片《蓝丝绒》，这是一部充满艺术性和诡异气氛的Cult电影，大卫·林奇凭借此片获得了第59届奥斯卡金像奖最佳导演提名。

大卫·林奇的《双峰》是美国90年代最为出名的电视剧之一，该剧于1990年播出，获得了第42届艾美奖剧情类剧集最佳导演和最佳编剧两项提名。同年，大卫·林奇执导了《我心狂野》，影片由尼古拉斯·凯奇、劳拉·邓恩主演，获得了第43届戛纳电影节金棕榈奖。

1992年，他导演了恐怖惊悚类影片《双峰：与火同行》，主演是雪莉·李。

《妖夜慌踪》是由大卫·林奇执导的“21世纪的黑色恐怖电影”，由比尔·普尔曼、帕特丽夏·阿奎特等主演。本片于1997年1月15日上映，讲述一个爵士乐手与妻子的家不断收到录像带，记录他们家中最隐密的地方，直到有一天他收到了一盒记录下乐手杀妻的录像带的故事。

1999年，他导演了剧情电影《史崔特先生的故事》，该片获得了第12届欧洲电影奖的环球银幕奖。

2001年10月21日，悬疑片《穆赫兰道》在北美上映，该片完全不遵守传统电影的叙事结构和内在逻辑，摄影、美工、音乐等均微妙地暗示着多层梦境的可能性，《穆赫兰道》成为了大卫·林奇的代表作之一，他凭借此片获得了第54届戛纳电影节的最佳导演奖。

2017年5月21日，《双峰》第三季播出，导演仍然是大卫·林奇，编剧也还是他和老搭档马克·弗罗斯特，该剧讲述了25年前被困在红房间里的库珀被超自然力量释放回人间，当年双峰镇的居民早已衰老，而诡异的谋杀案件又出现了的故事。