Según un artículo del New York Times de diciembre de 2006, Boreanaz se enfadó por el acoso en el patio de recreo cuando era joven, y llegó a ser extremo ofensivo y back defensivo del equipo de fútbol de su instituto católico. De niño, fue recogepelotas de los Pittsburgh Steelers y tuvo la oportunidad de entrenar con Jack Lambert. Afortunadamente para sus fans, decidió ser actor en lugar de atleta profesional. Estuvo en el equipo de fútbol de la escuela y fue atleta en la universidad. Es un ferviente seguidor del hockey. Tras graduarse en cine y fotografía en el Ithaca College, David se trasladó a Hollywood, California, para seguir su carrera de actor.
Antes de convertirse en actor, Boreanaz trabajó como vigilante de aparcamiento y pintor de casas. Repartió toallas en un club deportivo y fue asistente del departamento de atrezzo. La introducción de David en la escena actoral de Hollywood tuvo un comienzo interesante, como reveló durante una entrevista para Smoke Magazine en 2006: «Estaba paseando a mi perro y un cazatalentos me vio en la calle. A partir de ahí, conseguí mi representante, lo que me llevó a conseguir mis primeros trabajos como actor. … Intentaba ligar conmigo. Era un tipo, era homosexual. Cuando me conoció, supo desde el principio que a mí me gustaban mucho las mujeres, así que sabía que iba a fracasar. Pero investigué un poco y vi que era un tipo reputado. Así que, sí, pasear a mi perro me llevó a la actuación».
David comenzó su carrera en 1993 con un pequeño papel en la comedia estadounidense Married with Children. Ha trabajado en muchas películas, series de televisión y ha actuado en un vídeo musical. Boreanaz también dirigió algunos episodios de Bones y también fue productor de la misma serie de televisión en su tercera temporada. También ha hecho el trabajo de doblaje para dos videojuegos.
Según la CBS David Boreanez y su nuevo elenco de personajes en la serie de televisión Seal Team van a vestirse para unos cuantos episodios más. La CBS anunció el miércoles que va a dar una orden de temporada completa a SEAL Team, el drama militar protagonizado por Boreanaz. David interpreta a Jason Hayes, el jefe de un equipo militar de operadores de nivel 1. Team Seal sigue a Jason y a los otros valientes hombres y mujeres con los que entra en combate a través de las misiones más mortíferas del planeta. Después, la serie revela cómo afrontan el mantenimiento de su estilo de vida habitual una vez que vuelven a casa, a suelo americano.
David Boreanaz tuvo un par de relaciones diferentes antes de casarse e incluso después de estar casado. Catalina Guirado fue una de las mujeres con las que salió al principio y con la que mantuvo una relación a distancia. Después de romper con Catalina (por razones desconocidas), salió con Ingrid Quinn con la que estuvo casado durante 2 años – 1997-1999. Se rumorea que salió con Sarah Michelle Gellar, su compañera de reparto en la serie de televisión Buffy Cazavampiros, durante el mismo periodo. Se separó de Ingrid Quinn en 1999.
David conoció a Jaime Bergman en una fiesta de San Valentín en el año 2000. Tras salir durante un tiempo, la pareja anunció su compromiso en agosto de 2001. La pareja se casó unos meses después de su compromiso, el 24 de noviembre de 2001. Ahora tienen dos hijos: una bonita hija y un guapo hijo.