Bathgate, West Lothian, Skotsko
Tennant navštěvoval Ralstonskou základní a Paisleyho gymnázium ve Skotsku. Navštěvoval také sobotní kurzy na Královské skotské akademii hudby a dramatu.
Tennant debutoval v profesionálním herectví ještě na střední škole. V šestnácti si zahrál v protikuřáckém filmu, který natočila Glasgow Health Board a který se vysílal v televizi a byl promítán i ve školách. Následující rok, 1988, měl svou první televizní roli, hrál Neila McDonalda v epizodě seriálu Dramarama.
Tennantova první profesionální role po absolvování dramatické školy byla v inscenaci Odolný vzestup Artura Ui, ve které hrála Ashley Jensen, jedna z mála her, ve kterých účinkoval jako součást agitpropu 7:84 Theatre Company. V roce 1994 se také objevil v televizi ve skotském televizním sitcomu Rab C. Nesbitt jako transgender (MtF) barmanka jménem Davina.
První větší televizní rolí Tennantové byla role maniodepresivního Campbella ve skotském dramatickém seriálu Takin‘ Over the Asylum (1994). Během natáčení se Tennant setkal s komickou herečkou a spisovatelkou Arabellou Weirovou. Když se krátce poté přestěhoval do Londýna, na pět let se usadil u Weirové a stal se kmotrem jejího nejmladšího dítěte. Následně se po boku Weirové objevil v mnoha produkcích; jako host v jejím televizním seriálu Posh Nosh; v audio dramatu Doctor Who Exile- během kterého Weirová hrála alternativní verzi Doktora- a jako panelisté v West Wing Ultimate Quiz na More4.
V roce 2000 se Tennant objevil v Královském národním divadle v Londýně, kde hrál roli Nicholase Becketta ve hře Joea Ortona What the Butler Saw. Zápletka vyžadovala, aby se Tennant objevil na jevišti téměř nahý.
Tennant se objevil v několika významných dramatech pro BBC, včetně Takin‘ Over the Asylum (1994), He Knew He Was Right (2004), Blackpool (2004), Casanova (2005) a The Quatermass Experiment (2005). Ve filmu se objevil ve filmu Stephena Frye Bright Young Things a jako Barty Crouch Jnr ve filmu Harry Potter a Ohnivý pohár. Jedna z jeho prvních velkých rolí na plátně byla ve filmu Jude (1996), ve kterém sdílel scénu se svým předchůdcem z Doctor Who Christopherem Ecclestonem, který hrál opilého vysokoškoláka, který vyzývá Ecclestonovu Jude, aby prokázal svůj intelekt.
David Tennant jako Barty Crouch Jnr
V roce 2005, krátce po svém účinkování v Ohnivém poháru, byl Tennant podepsán, že převezme roli Desátého Doktora v seriálu Doctor Who poté, co se Christopher Eccleston rozhodl odejít po jedné sezóně. Tennant byl magazínem Doctor Who a dalšími médii označen za jednoho z nejpopulárnějších herců, kteří si zahráli ikonickou postavu SF. V říjnu 2008 oznámil, že odstupuje z role Doktora poté, co se objevil ve čtyřech speciálních epizodách, které měly být vysílány do konce roku 2009; byl nahrazen relativně neznámým Mattem Smithem, ačkoliv Tennant byl poté potvrzen, že si zopakuje roli Desátého Doktora po boku Smithe a Johna Hurta ve speciálu k 50. výročí seriálu Doctor Who, Day of the Doctor, v listopadu 2013. Od té doby si pravidelně zopakoval svou roli Doktora, příležitostně po boku předchozích herců Who, během živého představení The Muppets Take The O2, a v poslední době pro britskou společnost Big Finish, která produkuje audio, v několika audio dramatech.
V roce 2008, což se shodovalo s jeho oznámením ohledně Doktora Who, hrál Tennant v Hamletovi v Royal Shakespeare Theatre ve Stratfordu nad Avonou ve Velké Británii. Jeho spoluhercem byl Patrick Stewart ze Star Treku. Zranění zad donutilo Tennanta ke konci roku 2008 podstoupit operaci, ale uzdravil se včas, aby dokončil svůj seriál Hamlet a natočil své poslední epizody Doktora Who.
David Tennant se směje při natáčení seriálu Doctor Who (to bylo natočeno těsně předtím, než dostal roli v Harry Potterovi)
Od dokončení svých závěrečných scén v Doctor Who Tennant natáčel své představení Hamleta pro případné televizní vysílání a údajně se uvažuje o řadě významných filmových rolí. Na podzim roku 2009 má také hostovat v Masterpiece Contemporary, nové verzi Masterpiece Theatre, pro americkou PBS.
Tennant vystupoval po boku Catherine Tate (Donna Noble) ve hře Much Ado About Nothing mezi květnem 2011 a zářím 2011.
Také se věnoval hlasové práci po boku Imeldy Stauntonové opět jako protagonista Aardmanova filmu Piráti! V dobrodružství s vědci!. Její vyslovení královna Viktorie a on vyslovení Charlese Darwina.
V letech 2013-2017 Tennant ztvárnil roli detektiva inspektora Aleca Hardyho v široce populárním seriálu BBC Broadchurch. Je také hlasem nejnovější inkarnace Fugitoida v roce 2012 v sérii Teenage Mutant Ninja Turtles a vynálezce Tycha Reevese v Thunderbirds Are Go!, v roce 2015 CGI restart kultovní sci-fi franšízy Gerryho Andersona, Thunderbirds.
V roce 2013 byla odvysílána minisérie Manžel politika, v níž Tennantová ztvárnila roli političky a manžela Aidena Hoynese toužícího po moci.
Od roku 2015 ztvárnil Tennant Kilgraveho v původním seriálu Netflixu Jessicu Jonesovou. Svou roli desátého Doktora si zopakoval i v sérii zvukových dobrodružství Doctor Who, které vydala společnost Big Finish Productions.
V letech 2017-2021 hrál v Disneyho rebootu DuckTales jako Scrooge McDuck, vysílaném na Disney XD i Disney Channel, který skončil 15. března 2021. Během toho se znovu sešel s Tatem (ten v menší roli jako padouch Magica De Spell).