Născut în Denver, Colorado, Fincher a fost interesat de realizarea de filme încă de la o vârstă fragedă. A regizat numeroase videoclipuri muzicale, cel mai notabil fiind „Express Yourself” al Madonnei în 1989 și „Vogue” în 1990, ambele câștigându-i premiul MTV Video Music pentru Cea Mai Bună Regie. A debutat în lungmetraj cu Alien 3 (1992), care a primit recenzii mixte, urmat de thrillerul Seven (1995), care a fost mai bine primit. Fincher a avut un succes moderat cu The Game (1997) și Fight Club (1999), dar acesta din urmă a devenit în cele din urmă un clasic de cult. În 2002, a revenit în atenție cu thrillerul Panic Room, având-o în rol principal pe Jodie Foster.
Fincher a regizat și Zodiac (2007), The Social Network (2010), The Girl with the Dragon Tattoo (2011) și Mank (2020). Pentru The Social Network, a câștigat premiul Golden Globe pentru Cel Mai Bun Regizor și premiul BAFTA pentru Cea Mai Bună Regie. Cele mai mari succese comerciale ale sale sunt The Curious Case of Benjamin Button (2008) și Gone Girl (2014), ambele având încasări de peste 300 de milioane de dolari la nivel mondial, primul câștigând treisprezece nominalizări la Premiile Academiei și unsprezece la Premiile Academiei Britanice de Film.
De asemenea, a fost producător executiv și regizor pentru seria Netflix House of Cards (2013–2018) și Mindhunter (2017–2019), câștigând premiul Primetime Emmy pentru Regie Excepțională pentru o Serie Dramatică pentru episodul pilot din House of Cards. Fincher a fost co-fondator al Propaganda Films, o companie de film și muzică.