Laureato all'Università Yale[1] (dove è membro della stessa confraternita del futuro presidente degli Stati Uniti George W. Bush, la Delta Kappa Epsilon[2]), inizia la sua carriera nel 1982, con la sceneggiatura di un episodio di Hill Street giorno e notte[3]. Ottiene grande consensi di critica e di pubblico in particolare con le serie NYPD - New York Police Department[4] (che crea insieme a Steven Bochco e produce per sette stagioni) e con Deadwood (che realizza, scrive e produce per tre stagioni). Nel 2012 è il turno di Luck serie ambientata sul mondo delle corse di cavalli che viene prematuramente interrotta per la morte di tre cavalli durante le riprese[5].
David Milch è sposato con Rita Stern dal 1982. Hanno tre figli. Proprietario di cavalli purosangue, nel febbraio 2016 è stato reso noto dai media che il produttore è fortemente indebitato per avere scommesso ingenti somme di denaro alle corse di cavalli[6]. È il padre della sceneggiatrice Olivia Milch. Nel 2015 gli è stata diagnosticata la Malattia di Alzheimer[7].