David Pelletier est né le 28 janvier 1975 à Victoriaville, au Québec, au Canada. Il a commencé la patinoire artistique à l'âge de trois ans et a rapidement monté les échelons, en remportant plusieurs titres régionaux et provinciaux. En 1989, il a été repéré par Brian Orser, un ancien patineur artistique canadien qui est devenu son entraineur.
En 1997, David Pelletier a commencé à patiner en couple avec Jamie Salé. Le duo a remporté plusieurs médailles internationales et est monté sur la troisième marche des podiums aux Jeux olympiques d'hiver de 2002 à Salt Lake City, après avoir été favoris pour l'or. Cependant, les juges soviétiques ont été accusés de détourner le score afin de soutenir le duo russe Evgueni Platov et Julia Obertas, qui n'avaient pas obtenu la note minimale requise dans un des éléments techniques.
À la suite de cette controverse, les spectateurs ont commencé à siffler lorsque les résultats ont été annoncés. Le président du Comité international olympique, Jacques Rogge, a ensuite remis une médaille d'or au duo canadien Pelletier/Salé pour leur performance exceptionnelle et leurs qualités sportives démontrées. Cette décision a suscité un grand débat sur la manière dont les scores sont calculés dans le patinage artistique et a finalement conduit à des réformes de la méthode de notation utilisée dans les compétitions internationales.
Depuis la retraite sportive, David Pelletier est devenu un porte-parole pour les droits des athlètes et travaille actuellement en tant que producteur exécutif de l'émission de téléréalité "The Amazing Race Canada". Il est également membre du conseil d'administration du Centre olympique canadien.