Дэвид Джозеф Бом родился 20 марта 1917 года в городе Уилкс-Барре, штат Пенсильвания, в семье выходцев из Украины. В 1939 году он окончил Пенсильванский государственный университет со степенью бакалавра физики, а в 1943 году защитил докторскую диссертацию в Калифорнийском технологическом институте под руководством Роберта Оппенгеймера, посвящённую теории плазмы.
Во время Второй мировой войны Бом работал над проектом «Манхэттен» в Принстонском университете, исследуя свойства урана, однако после войны из-за подозрений в симпатиях к коммунизму в 1950 году потерял допуск к секретным материалам и был вынужден покинуть США. В 1951 году он перебрался в Великобританию и занял должность в Лондонском университете, а с 1953 года работал в Биркбек-колледже при Лондонском университете на кафедре теоретической физики.
В 1952 году Бом предложил нелокальную «каузальную интерпретацию» квантовой механики, известную как «пилот-волновая теория» или «теория де Бройля–Бома», в которой частицы движутся под управлением скрытой «волновой функции». В 1957 году вместе с Яиром Ахароновым он предсказал явление сдвига фазы в опыте, ныне называемое эффектом Ахаронова–Бома, доказавшее значимость электромагнитного потенциала.
В 1960–1970-е годы Бом разработал философскую концепцию «имплицитного порядка», изложенную в книгах «Целостность и порядок» (1980) и «Мышление и его отношение к целому» (1996). Он утверждал, что вселенная представляет собой нестрогую совокупность взаимосвязанных процессов, а пространство и время возникают как явления феноменального порядка.
Дэвид Бом продолжал активно работать и публиковаться вплоть до начала 1990-х годов. Он скончался 27 октября 1992 года в Лондоне, оставив после себя фундаментальные идеи, повлиявшие на физику, философию науки и парапсихологию.