David Rittenhouse est né fils du fermier Matthias Rittenhouse à Germantown, en Pennsylvanie. Il se marie avec Eleanor Coulston, puis après son décès, avec Hannah Jacobs. Il devint astronome, mathématicien, fabricant d’instruments, et l’un des principaux scientifiques américains du XVIIIe siècle, juste après Benjamin Franklin.

Autonome, il montra très tôt des capacités mathématiques et mécaniques, et maîtrisa les Principia de Newton dans une traduction anglaise. Dès son plus jeune âge, Rittenhouse construisit un modèle de moulin à eau et, à l’âge de dix-sept ans, une horloge en bois, mais n’ayant guère l’occasion de fréquenter l’école, il s’instruisit en grande partie à partir de livres et d’une boîte d’outils héritée de son oncle David Williams, un fabricant de meubles. À l’âge de dix-neuf ans, il a commencé à fabriquer des horloges et d’autres appareils mécaniques et scientifiques.

Au cours des trente ou quarante années suivantes, il a fabriqué de nombreux instruments mathématiques et astronomiques innovants et très prisés, dont les plus célèbres sont deux oratoires qu’il a construits pour les collèges du New Jersey (aujourd’hui l’université de Princeton) et de Philadelphie (aujourd’hui l’université de Pennsylvanie). Ces oruaires montrent les éclipses solaires et lunaires et d’autres phénomènes pour une période de 5 000 ans, en avant ou en arrière. Après s’être installé à Philadelphie en 1770, Rittenhouse a utilisé des observations astronomiques et terrestres pour arpenter des canaux et des rivières et pour établir les frontières entre de nombreux États du centre du littoral atlantique. Il a occupé le poste de géomètre de la ville de Philadelphie en 1774.

Sa pensée scientifique et son expérimentation ont valu à Rittenhouse un prestige intellectuel considérable en Amérique et en Europe. Il a construit son propre observatoire dans la ferme de son père à Norriton, à l’extérieur de Philadelphie. Rittenhouse tient des registres détaillés de ses observations et publie un certain nombre d’ouvrages importants sur l’astronomie, dont un article présentant sa solution pour localiser la place d’une planète sur son orbite. Il a joué un rôle de premier plan dans l’observation par la communauté scientifique du transit de Vénus en 1769, ce qui lui a valu de nombreux éloges. Il a également cherché à résoudre des problèmes mathématiques, publiant son premier article mathématique en 1792, qui visait à déterminer la période d’un pendule. Il a également expérimenté le magnétisme et l’électricité.

Rittenhouse a été élu membre de l’American Philosophical Society en 1768, servant au fil des ans comme conservateur, bibliothécaire, secrétaire, vice-président, et de 1791 à 1796, son président. Il est élu membre du comité chargé d’observer les transits de Vénus et de Mercure en 1769, sur la base des plans qu’il a élaborés. Au fil des ans, il reçoit un certain nombre de diplômes honorifiques, notamment ceux des collèges du New Jersey et de Philadelphie. En outre, il a été élu membre de l’Académie américaine des arts et des sciences, et membre de la Royal Society de Londres.

Rittenhouse a utilisé ses compétences scientifiques à des fins pratiques pendant la Révolution américaine. En 1775, il a commencé son service au sein du Comité de sécurité en tant qu’ingénieur supervisant la fonte locale des canons, l’amélioration des fusils, l’approvisionnement en munitions et la sélection des sites pour les moulins à poudre et les magasins de chargeurs. À la fin des années 1770, Rittenhouse est membre de l’Assemblée de Pennsylvanie, de la Convention constitutionnelle de Pennsylvanie de 1776 et du Board of War. De 1779 à 1787, Rittenhouse a été trésorier de la Pennsylvanie, et de 1792 à 1795, il a été directeur de la Monnaie des États-Unis.

Rittenhouse a été professeur d’astronomie de Penn de 1779 à 1782 et vice-provost en 1780 et 1782. Il a également servi Penn comme administrateur de l’Université de l’État de Pennsylvanie (1779-1780 et 1782-1791), puis, après son union en 1791 avec le Collège de Philadelphie, comme administrateur de l’Université de Pennsylvanie (1791-1796).