Дэвид Стефан Митчелл родился в Саутпорте (Мерсисайд, Англия). Обучался в Университете Кента и получил учёную степень в области английской и американской литературы. После окончания жил год на Сицилии, затем 8 лет в Хиросиме (Япония), где преподавал английский. Сейчас с женой Кейко и двумя детьми проживает в Ирландии.
По словам автора, он с детства знал, что станет писателем. Но для работы над литературными произведениями ему необходим был жизненный опыт, который он получил во время путешествий и жизни в разных странах.
Свой первый роман «Литературный призрак» Митчелл написал в 30 лет. Книга состоит из девяти историй, которые рассказывают разные люди и которые, в конце концов, переплетаются. Роман выиграл премию Джона Луэллина-Риса за лучшую британскую книгу молодого автора.
Написав всего несколько книг Митчелл перевернул литературную жизнь Англии. «Сон №9», «Облачный атлас» (
экранизирован), «Черный лебедь Грин» были включены в Букеровскую премию.
В 2007 году Митчелла включили в список 100 влиятельных людей мира по версии журнала «Time».