David Rittenhouse se narodil jako syn farmáře Matthiase Rittenhouse v Germantownu v Pensylvánii. Oženil se s Eleanor Coulstonovou a po její smrti s Hannah Jacobsovou. Stal se astronomem, matematikem, výrobcem přístrojů a jedním z předních amerických vědců 18. století, druhým po Benjaminu Franklinovi.

Samouk, který brzy prokázal matematické a mechanické schopnosti, zvládl Newtonovy Principy v anglickém překladu. Jako malý chlapec Rittenhouse sestrojil model vodního mlýna a v sedmnácti letech postavil dřevěné hodiny, ale protože měl jen málo příležitostí navštěvovat školu, vzdělával se převážně sám z knih a krabice s nářadím, kterou zdědil po svém strýci Davidu Williamsovi, výrobci nábytku. V devatenácti letech začal vyrábět hodiny a další mechanická a vědecká zařízení.

Během následujících třiceti až čtyřiceti let vyrobil mnoho vysoce ceněných a inovativních matematických a astronomických přístrojů, z nichž nejznámější byly dva orloje, které zkonstruoval pro vysoké školy v New Jersey (nyní Princetonská univerzita) a Filadelfii (nyní Pensylvánská univerzita). Tyto orloje ukazují zatmění Slunce a Měsíce a další jevy za období 5 000 let dopředu nebo dozadu. Po přestěhování do Filadelfie v roce 1770 využil Rittenhouse astronomická i pozemní pozorování k vyměřování kanálů a řek a ke stanovení hranic mezi mnoha středoatlantickými státy. V roce 1774 zastával funkci městského zeměměřiče Filadelfie.

Jeho vědecké myšlení a experimentování vyneslo Rittenhouseovi značnou intelektuální prestiž v Americe i v Evropě. Na farmě svého otce v Norritonu u Filadelfie vybudoval vlastní hvězdárnu. Rittenhouse si vedl podrobné záznamy o svých pozorováních a publikoval řadu významných astronomických prací, včetně práce, v níž předložil své řešení pro určení místa planety na její dráze. Byl vůdčí osobností vědecké komunity při pozorování přechodu Venuše v roce 1769, které mu získalo široký ohlas. Snažil se také řešit matematické problémy a v roce 1792 publikoval svůj první matematický článek, ve kterém se snažil určit periodu kyvadla. Experimentoval také s magnetismem a elektřinou.

Rittenhouse byl v roce 1768 zvolen členem Americké filozofické společnosti a v průběhu let působil jako kurátor, knihovník, tajemník, viceprezident a v letech 1791-1796 jako její prezident. V roce 1769 byl na základě svých plánů zvolen do její komise pro pozorování tranzitů Venuše a Merkuru. V průběhu let obdržel řadu čestných titulů, mimo jiné od vysokých škol v New Jersey a Filadelfii. Kromě toho byl zvolen členem Americké akademie věd a umění a členem Královské společnosti v Londýně.

Rittenhouse využíval své vědecké schopnosti pro praktické účely během americké revoluce. V roce 1775 začal působit ve Výboru pro bezpečnost jako inženýr, který dohlížel na místní odlévání děl, zdokonalování pušek, zásobování municí a výběr míst pro mlýny na střelný prach a skladiště zásobníků. Koncem 70. let 17. století byl Rittenhouse členem pensylvánského shromáždění, pensylvánského ústavodárného konventu z roku 1776 a válečné rady. V letech 1779-1787 byl Rittenhouse pennsylvánským pokladníkem a v letech 1792 -1795 působil jako ředitel mincovny Spojených států amerických.

Rittenhouse byl v letech 1779-1782 pensylvánským profesorem astronomie a v letech 1780 a 1782 zástupcem prorektora. Na Pennově univerzitě působil také jako správce Pensylvánské univerzity (1779-1780 a 1782-1791) a poté, po jejím sloučení s Filadelfskou vysokou školou v roce 1791, jako správce Pensylvánské univerzity (1791-1796).

Rittenhouse byl také členem správní rady Pensylvánské univerzity.