Considerato uno dei migliori portieri della sua generazione[2][3][4], De Gea è un estremo difensore elegante negli interventi e dotato di ottimi riflessi.[5][6] Sicuro nelle uscite,[7] nel corso degli anni ha migliorato notevolmente il proprio senso della posizione, che inizialmente non era tra le sue doti migliori.[6] È inoltre abile con entrambi i piedi.[7][8]
Nel 2010 è stato inserito nella lista dei migliori calciatori nati dopo il 1989 stilata daDon Balón.[9]
David de Gea, dopo un inizio nel calcio a 5, cresce nelle giovanili dell'Atlético Madrid, giocando dal 2007 al 2009 nella squadra B. Il 30 settembre 2009 esordisce inChampions League nella partita persa dall'Atlético per 2-0 in casa delPorto. Diventa portiere titolare dopo la metà della stagione 2009-2010, prendendo il posto diSergio Asenjo. Gioca da titolare, risultando decisivo, nella vittoriosa finale diEuropa League 2009-2010 diAmburgo. NellaSupercoppa UEFA 2010 contro l'Inter para un rigore aDiego Milito, sul punteggio di 2-0 per l'Atletico.
Il 29 giugno 2011, per 21 milioni di euro, passa ufficialmente alManchester United.[10] Il 6 agosto dello stesso anno fa il suo esordio con iRed Devils nella partita contro ilManchester City, valida per ilCommunity Shield. Nonostante due suoi errori sulle reti diJoleon Lescott eEdin Džeko, il Manchester United riesce a ribaltare lo svantaggio iniziale e a vincere il trofeo.[11] Fa il suo debutto inPremier League il 14 agosto, nella vittoria per 2-1 sul campo delWest Bromwich Albion. Il 27 settembre esordisce inChampions League nel match contro ilBasilea. Dopo aver giocato i primi mesi ad alti livelli, nel mese di dicembre, a seguito di diversi errori che hanno inciso sulla squadra facendole perdere punti, perde il posto da titolare a favore diAnders Lindegaard.[12] Tuttavia, dopo un mese il portiere danese si infortuna e lo spagnolo torna in campo nel match diFA Cup contro i rivali delLiverpool, perso per 2-1.
Nella stagione 2012-2013, il portiere parte titolare sia inPremier League che inChampions League. Il 22 aprile 2013 vince la sua prima Premier League con ilManchester United, laureandosi campione d'Inghilterra con 4 giornate d'anticipo.
Il 17 settembre 2013 regala il suo primo assist in carriera per il secondo gol diWayne Rooney, con un rilancio lungo dalla sua area, nella vittoria per 4-2 sulBayer Leverkusen, durante la prima giornata del girone A diChampions League. Il 1º dicembre 2013, nella partita fraTottenham Hotspur eManchester United, terminata 2-2, raggiunge le 100 presenze totali con la maglia deiRed Devils.
Il 26 agosto 2014, in occasione della sconfitta in League Cup per 4-0 sul campo del MK Dons, indossa per la prima volta la fascia da capitano deiRed Devils. Il 27 settembre, nella gara vinta 2-1 in casa contro ilWest Ham United, raggiunge quota 100 presenze inPremier League con la maglia delManchester United. Il 5 ottobre 2014, nella gara vinta 2-1 in casa contro l'Everton, raggiunge quota 200 presenze in carriera nei campionati nazionali. Conquista il quinto posto come miglior portiere nel 2016 nella lista dell'IFFHS. Nel corso delle due stagioni seguenti si conferma come uno dei migliori portieri al mondo. Durante l'annata 2016-2017 vince il Community Shield, l'EFL Cup e l'Europa League, ma la stagione viene condizionata da un rendimento altalenante in campionato, concluso al 4º posto. Nella stagione seguente il campionato procede in modo migliore, tuttavia il Manchester United non riesce mai a giocarsi lo scudetto coi rivali del City. Le prestazioni di de Gea sono in ascesa, con un picco nella partita contro l'Arsenal finita 3-1 per i Red Devils. La squadra però perde la finale di EFL Cup e viene eliminata dalla Champions agli ottavi.
Il 26 maggio 2021 sbaglia il rigore decisivo dellafinale diUEFA Europa League contro ilVillarreal, consegnando alla compagine spagnola la vittoria dopo 21rigori andati a segno.[13]
Al termine dellastagione 2022-2023 il portiere spagnolo lascia il Manchester United in seguito alla decisione di non rinnovare il proprio contratto in scadenza; ha collezionato in tutto 545 presenze in dodici anni con il club inglese, vincendo otto trofei.[14]
Dopo aver trascorso più di un anno dasvincolato,[15] il 9 agosto 2024 De Gea viene tesserato dallaFiorentina, inSerie A,[16] con cui firma un contratto annuale, con opzione per un'ulteriore stagione.[17] Esordisce in viola il 22 agosto in occasione della partita casalinga contro laPuskás Akadémia valida per i playoff diConference League, terminata 3-3. Il 6 ottobre contro ilMilan, durante la settima giornata di campionato, si distingue parando due rigori: grazie a lui la formazione toscana riesce a vincere il match per 2-1.
Il 21 maggio 2018 viene incluso dal commissario tecnico della SpagnaLopetegui nella lista dei convocati per ilcampionato del mondo 2018,[20] manifestazione in cui De Gea veste la maglia di titolare e che per la nazionale spagnola si conclude allo stadio degli ottavi di finale, nei quali viene sconfitta ai rigori dai padroni di casa dellaRussia.