David Harbour studia alla scuola superiore di Byram Hills insieme agli attori Sean Maher ed Eyal Podell, laureandosi poi nel 1997 al Dartmouth College di Hanover, nel New Hampshire.
Debutta al cinema nel 2005 nel film di Ang Lee I segreti di Brokeback Mountain, ottenendo una nomination ai Tony nello stesso anno per __Chi ha paura di Virginia Woolf?. Altri ruoli minori arrivano dal 2008: _Revolutionary Road di Sam Mendes con Kate Winslet e Leonardo DiCaprio e 007: Quantum of Solace di Marc Forster accanto a Daniel Craig; The Green Hornet (2011) al fianco di Seth Rogen e l'anno successivo End of Watch - Tolleranza zero di David Ayer, nel 2014 Black Mass - L'ultimo gangster di Scott Cooper e The Equalizer - Il Vendicatore di Antoine Fuqua. Partecipa anche ad alcune serie tv: Manhattan (2013) come Dr. Reed Akley e State of Affairs (2014) come David Patrick.
Inizia a farsi notare davvero con il ruolo di Dexter Tolliver nel film del DC Extended Universe Suicide Squad in cui ritrova Ayer alla regia. Ma ovviamente sarà nel 2016 con quello dello Sceriffo James Hopper che entrerà nel cuore dei fan, nella serie dei Fratelli Duffer per Netflix Stranger Things, tra le più viste della piattaforma. Il ruolo gli fa ottenere un Critics' Choice Television Award e uno Screen Actors Guild Award, oltre a due nomination agli Emmy e una al Golden Globe come Miglior Attore non Protagonista.
L'altro ruolo più importante e più recente tra i suoi arriva dopo la parentesi come Hellboy nell'omonimo film reboot di Neil Marshall nel 2019. Sempre a tema fumettistico, nel 2021 è Alexei Shostakov alias Red Guardian, la controparte russa di Capitan America, nel film del Marvel Cinematic Universe Black Widow di Cate Shortland. Ruolo che tornerà ad interpretare in Thunderbolts (2025) di Jake Schreier. È un Babbo Natale* decisamente anticonvenzionale nell'horror action Una notte violenta e silenziosa (2022) di Tommy Wirkola.
Si lega all'attrice e cantante Alison Sudol fino al 2019, e poi alla cantante Lily Allen che sposa nel 2020 a Las Vegas e da cui si separa nel 2025.
2025 Recitazione
2023 Recitazione
2022 Recitazione
2021 Recitazione
Il biopic diretto da Courteney Cox ricostruisce l'infausto caso di cronaca di Pizza Bomber: la trasformazione fisica di David Harbour nelle foto dal set in New Jersey.
L'apparizione dei due divi di Stranger things, apparentemente sereni e sorridenti, arriva pochi giorni dopo la notizia della denuncia interna per bullismo e molestie da parte di Millie Bobby Brown.
L'attore non sta prendendo parte al tour promozionale dell'ultima stagione della serie a causa delle recenti accuse di bullismo lanciate da Millie Bobby Brown sul set? Forse c'è dell'altro in ballo...
L'interprete di Undici avrebbe accusato il suo "padre televisivo" nella serie Netflix di averla bullizzata sul set della serie Netflix, giunta alle battute finali.
Le riprese di Behemoth! inizieranno nelle prossime settimane a Los Angeles e la star di Stranger Things sembra farà parte del cast.