Attiré très tôt par la comédie, David Krumholtz démarre sa carrière d'acteur vers l'âge de 13 ans. Il obtient son premier rôle important dans « Les Valeurs de la famille Addams » en 1993. Il y joue le petit ami de Mercredi Adams, rencontrée dans un camp de vacances. L'année suivante il joue un elfe dans « Sur les traces du père Noël» avec Tim Allen, rôle qu'il reprendra en 2002 pour la suite « Hyper Noël ». En 1997, joue dans « The Ice Storm » d'Ang Lee qui est un succès critique. David Krumholtz multiplie les expériences. Au cinéma il change souvent de registre, passant des films pour ado comme «
10 bonnes raisons de te larguer » en 2000, à des films d'aventure comme « le Mexicain » en 2001. A la télévision aussi il se laisse tenter par des personnages plus torturés comme dans « Urgences », où il tient le rôle d'un malade mental qui tue Lucy et poignarde Carter, il joue dans Crazy For Love un film de comédie
En 2003, il tient un des rôles principaux d'une nouvelle série, « Lyon's Den » aux côtés de Felicity Huffman, pas encore une « Desperate Housewife ». La série ne fonctionnera pas, mais elle le rendra plus populaire. Il donnera par la suite la réplique à Jamie Foxx dans "Ray" en 2004, avant de débarquer à nouveau dans une série télé d'un nouveau genre : « Numb3rs ». Il incarne Charlie Eppes, un mathématicien de génie qui aide son frère, un agent fédéral (joué par Rob Morrow) à résoudre des affaires criminelles en s'aidant de calculs.
Après avoir joué sous la direction de Joss Whedon (le papa de Buffy contre les vampires ) dans « Serenity » en 2004, on le retrouve face à Anthony Hopkins dans « Bobby », l'histoire du meurtre de Robert Kennedy.
David Krumholtz a profité d'un passage à Paris, après le Festival international de télévision de Monte-Carlo, pour faire sa demande à sa petite amie depuis 3 ans et demi, l'actrice Vanessa Britting (vu dans Les Feux de l'amour ou encore FBI : Portés disparus).