Hemmings optrådte første gang på film i The Rainbow Jacket fra 1954, men opnåede først større succes i midten af 1960'erne som fotomodel og filmstjerne. Instruktøren Michelangelo Antonioni ledte efter et nyt ansigt til sin film Blowup, og Antonioni fandt Hemmings, der på daværende tidspunkt spillede på mindre teatre i London. Efter Blowup optrådte Hemmings i en række større britiske film, herunder Camelot (1967), Den Lette Brigades angreb (org. titel: The Charge of the Light Brigade (1968) og Alfred den store - Vikingernes overmand (org. titel: Alfred the Great (1969). Hans ringe højde og søvnige øjne gjorde ham til en ukonventionel karakter, men det ukonventionelle passede fint ind i tiden, og Hemmings blev hurtigt en "kändis" i 1960'ernes "Swinging London".
David Hemmings har endvidere i 1967 udgivet musikalbummet David Hemmings Happens. På albummet medvirker blandt ander Roger McGuinn og Chris Hilmann fra The Byrds. Albummet blev dog ikke nogen større succes, men blev dog genudgivet på CD i 2004.
Hemmings, der var kendt for at ryge og drikke tæt,[kilde mangler] døde i 2003 under optagelserne til filmen Blessed.[1]