Après avoir réalisé cinq courts métrages entre 1996 et 2004 (Sous le bleu, Échafaudages, En mon absence, Big Bang et Le Mur), David Oelhoffen saute le pas et met en scène son premier long, Nos retrouvailles. Le film est porté par le duo Jacques Gamblin/Nicolas Giraud et se concentre sur un jeune de vingt ans qui voit son père revenir dans sa vie après être resté longtemps sans nouvelles, le tout sur fond de petite criminalité. Présenté à la Semaine de la critique à Cannes 2007, le film connaît un succès d'estime lorsqu'il sort dans les salles.

En 2013, David réalise son deuxième long métrage, Loin des hommes, emmené par Reda Kateb et la star internationale Viggo Mortensen. Adapté d'Albert Camus, le drame se déroule dans l'Algérie de 1954 et voit deux hommes, que tout oppose, contraints de fuir à travers les crêtes du pays. Le long métrage est en lice pour le Lion d'Or à la Mostra de Venise. Cinq ans plus tard, le metteur en scène revient avec Frères ennemis, un film de gangsters porté par Reda Kateb et Matthias Schoenaerts. Mais le succès n'est pas au rendez-vous.

En 2024, David Oelhoffen s'attaque au film de guerre avec Les Derniers Hommes, qui se déroule en 1945 et suit un groupe de légionnaires affaiblis cherchant à échapper à l'armée japonaise, au cœur de la jungle. Cette même année, il signe Le Quatrième mur, qui là encore se déroule en temps de guerre. Plus précisément, le film voit Laurent Laffite tenter de monter une pièce de théâtre dans le Liban du début des années 1980.