Selon un article du New York Times de décembre 2006, Boreanaz s’est mis en colère contre les brimades dans les cours de récréation quand il était jeune, et est devenu attaquant et défenseur de l’équipe de football de son lycée catholique. Enfant, il était ramasseur de balles pour les Pittsburgh Steelers et a eu l’occasion de s’entraîner avec Jack Lambert. Heureusement pour ses fans, il a décidé de devenir un acteur plutôt qu’un athlète professionnel. Il a fait partie de l’équipe de football de son école et a été athlète à l’université. Il est un fervent adepte du hockey. Après avoir obtenu son diplôme de cinéma et de photographie à l’Ithaca College, David a déménagé à Hollywood, en Californie, pour poursuivre une carrière d’acteur.
Avant de devenir acteur, Boreanaz a travaillé comme gardien de parking et comme peintre en bâtiment. Il a distribué des serviettes dans un club de sport, et a été assistant au département des accessoires. L’introduction de David sur la scène des acteurs d’Hollywood a eu un début intéressant comme il l’a révélé lors d’une interview pour Smoke Magazine en 2006 : « Je promenais mon chien et un découvreur de talents m’a vu dans la rue. Ensuite, j’ai trouvé mon manager, qui m’a permis de décrocher mes premiers emplois d’acteur. … Il essayait de me draguer. C’était un gars, il était homosexuel. Vous savez, il savait dès le départ, lorsqu’il m’a rencontré, que j’étais très attiré par les femmes, alors il savait qu’il allait échouer sur ce coup-là. Mais j’ai fait quelques recherches et j’ai vu que c’était un gars réputé. Donc, oui, promener mon chien m’a en quelque sorte conduit à la comédie. »
David a commencé sa carrière en 1993 avec un petit rôle dans la sitcom américaine intitulée Married with Children. Il a travaillé dans de nombreux films, séries télévisées et a joué dans un clip vidéo. Boreanaz a également réalisé quelques épisodes de Bones et a été producteur de la troisième saison de la même série télévisée. Il a également fait le travail de voix-off pour deux jeux vidéo.
Selon CBS, David Boreanez et sa nouvelle distribution de personnages de la série télévisée Seal Team vont revêtir le costume pour quelques épisodes supplémentaires. La chaîne CBS a annoncé mercredi qu’elle commandait une saison complète de SEAL Team, la série militaire dans laquelle joue Boreanaz. David joue le rôle de Jason Hayes, le chef d’une équipe militaire d’opérateurs de niveau 1. Team Seal suit Jason et les autres hommes et femmes courageux avec lesquels il part au combat dans les missions les plus mortelles de la planète. Puis la série révèle comment ils gèrent le maintien de leur style de vie habituel une fois de retour sur le sol américain.
David Boreanaz a eu quelques relations différentes avant le mariage et même après avoir été marié. Catalina Guirado était l’une des femmes qu’il a fréquentées au début et il a entretenu une relation longue distance avec elle. Après avoir rompu avec Catalina (pour des raisons inconnues), il est sorti avec Ingrid Quinn, avec qui il a été marié pendant deux ans (1997-1999). Selon les rumeurs, il est sorti avec Sarah Michelle Gellar, sa co-actrice dans la série télévisée Buffy contre les vampires, à la même époque. Il s’est séparé d’Ingrid Quinn en 1999.
David a rencontré Jaime Bergman lors d’une fête de la Saint-Valentin en l’an 2000. Après s’être fréquenté pendant un certain temps, le couple a annoncé ses fiançailles en août 2001. Le couple s’est marié quelques mois après leurs fiançailles le 24 novembre de l’année 2001. Ils ont maintenant deux enfants – une jolie fille et un beau fils.