Parti de Clermont-Ferrand pour venir étudier à Paris, David Dumoulin hésite d’abord à faire de l’anthropologie, puis passe une maîtrise d’histoire de l’art, et entre en DEA à Science Po où il se forme à l’histoire politique comparée. C'est en réalisant son service national à l’Alliance française de Medellin, qu’il décide de s’engager dans un doctorat. Sous les directions de Guy Hermet et de Jean-Michel Blanquer, il développe un projet original : faire de la sociologie politique en Amérique latine en y interrogeant le lien entre environnement et autochtonie. En 2003, après un long terrain au Mexique, il soutient sa thèse sur la « double conservation naturelle et culturelle » en tant qu’objet de circulation transnationale. A partir de là, les questions environnementales ne le quittent plus. En 2004, il réalise un post-doctorat à l’IUED de Genève (IUED) où il s’initie à la sociologie des sciences de la durabilité. En 2005, il devient Maitre de conférence à l’IHEAL (Sorbonne Paris III). Ses travaux au CREDA connaissent un « tournant pragmatiste » ; inspiré par Bruno Latour, il adopte une sociologie ethnographique, centrée sur les sciences et les techniques, qui s’intéresse aux nouvelles perspectives de l’écologie politique. Lors de sa participation au projet ANR « Expé-biodiv » (2010-2013), il se familiarise avec l’étude des grandes expéditions naturalistes. Les scientifiques, et en particulier les biologistes tropicaux, deviennent des objets d’étude privilégiés. Il développe aujourd’hui ces problématiques en participant des projets ANR « GUYINT » et « COLLAB² ». Dans le cadre de ce dernier, il codirige avec Carole Barthélémy la thèse d’Anne-Gaëlle Beurier sur les collaborations dans les Observatoires Hommes-Milieux.

« C'est vrai qu’on a toujours envie de dire qu’on est marginal, je l’ai fait, tout le monde le fait … Et en même temps, je suis persuadé que ça m’a servi […].  C'est vraiment le marginal séquent. Je ne sais pas pourquoi, j’ai toujours senti que la marginalité est à la fois coûteuse et payante […]. J’aurais plutôt tendance à penser que j’ai accompagné moi-même un changement structurel dont j’ai profité. C'est-à-dire qu’à la fois j’avais toujours l’impression d’être un peu marginalisé, et qu’en fait j'étais en train d’être porté par une transformation plus large. »