В 1938 году Давид Самойлов поступил в Московский институт философии, истории и литературы. С подачи своего педагога Ильи Сельвинского, в журнале «Октябрь» в 1941 году появилась первая поэтическая публикация Самойлова. В 1941 году, будучи студентом, поэт был мобилизован рыть окопы. Позже по болезни был эвакуирован в Ашхабад, где поступил в военно-пехотное училище, по окончании обучения в котором (1942 год) был направлен на Волховский фронт под Тихвин. В 1943 году был ранен, по возвращении на фронт из госпиталя стал разведчиком. Окончил войну в Берлине, был награжден орденом Красной Звезды, медалями «За отвагу», «За боевые заслуги», а также почетным знаком «Отличный разведчик».
Во время войны поэт почти не писал, а после работал как переводчик и сценарист на радио, был принят в Союз писателей. Первое произведение после войны – «Стихи о новом городе», опубликовано в журнале «Знамя» в 1948 году. Первая поэтическая книга была издана в 1958 году – поэма «Ближние страны».
В творчестве Самойлова основной стала военная тема. С 1960 по 1975 год были написаны самые выдающиеся его произведения о Великой Отечественной войне: «Сороковые», «Старик Державин», «Перебирая наши даты», «Слава богу! Слава богу…» и другие.
Сороковые, роковые,
Военные и фронтовые,
Где извещенья похоронные
И перестуки эшелонные.
Гудят накатанные рельсы.
Просторно. Холодно. Высоко.
И погорельцы, погорельцы
Кочуют с запада к востоку…
А это я на полустанке
В своей замурзанной ушанке,
Где звездочка не уставная,
А вырезанная из банки.
Да, это я на белом свете,
Худой, веселый и задорный.
И у меня табак в кисете,
И у меня мундштук наборный.
И я с девчонкой балагурю,
И больше нужного хромаю,
И пайку надвое ломаю,
И все на свете понимаю.
Как это было! Как совпало —
Война, беда, мечта и юность!
И это все в меня запало
И лишь потом во мне очнулось!..
Сороковые, роковые,
Свинцовые, пороховые…
Война гуляет по России,
А мы такие молодые!
В 1970 году вышел поэтический сборник «Дни», после этого Самойлов стал известен широкому кругу читателей. В 1972 году поэт выпустил сборник «Равноденствие» с лучшими стихами из своих книг. В 1974 году вышла книга «Волна и камень», в 1978 году книга «Весть», в 1980 году «Избранное», в 1981 году «Залив», в 1985 году «Голоса за холмами», в 1989 году «Гость». Также в 1962 году вышла книга для детей «Светофор» и в 1982 году «Слоненок пошел учиться. Пьесы в стихах».
В 1976 году Давид Самойлов поселился в эстонском приморском городе Пярну. Смена обстановки отразилась на его творчестве: в 1978 году вышел сборник стихов «Весть», в 1981 году «Улица Тооминга», «Залив», «Линии руки». В 1988 году писатель был удостоен Государственной премии СССР.
После смерти поэта вышли в свет ранее не изданные его произведения. С 1962 года Самойлов вел дневник, который послужил основой для книги «Памятные записки», изданной в 1995 году. В 2002 году был выпущен двухтомник «Поденные записки», который объединил все дневниковое наследие поэта. В 1993 году в Вильнюсе был издан шутливый эпистолярный роман «В кругу себя».
Давид Самойлов скончался 23 февраля 1990 года в Таллине. В июне 2006 года в Москве на пересечении улиц Образцова и площади Борьбы (в доме, где жил Самойлов на протяжении 40 лет), была открыта мемориальная доска, посвященная поэту-фронтовику.