Né en 1981 David Fray, est admis au Conservatoire National Supérieur de Musique de Paris dans la classe de Jacques Rouvier. Il effectue ensuite un cycle de perfectionnement dans la classe de ce dernier mais également en musique de chambre avec Christian Ivaldi et Claire Désert. Il participe aux Master-Class de Dimitri Bashkirov, Menahem Pressler, Paul Badura-Skoda, ainsi que Christoph Eschenbach. Il reçoit en Allemagne le prix des jeunes talents du « Klavier Festival Ruhr » sous le parrainage de Pierre Boulez. Il est nommé « Jeune soliste de l’année » par la Commission des Radios Publiques Francophones (CRPLF), lauréat « déclic » de l’AFAA (Association Française d’Action Artistique), « Révélation classique de l’année » par l’ADAMI en 2004. Cette même année, il se voit décerner le Deuxième Grand Prix ainsi que le Prix de la meilleure interprétation de l’œuvre canadienne du Concours International de Montréal. Il fut également boursier de la Fondation Banque Populaire et de la Fondation Meyer pour le développement culturel et artistique. 

David Fray se produit régulièrement avec les plus grands orchestres, tels que l'Orchestre Métropolitain du Grand Montréal, Vancouver Symphony Orchestra, l'Orchestre de Paris, l'Orchestre National de France, l'Orchestre de l’Opéra national de Paris, l'Orchestre National du Capitole de Toulouse, l'Orchestre National de Lyon, Philharmonique de Monte-Carlo, Deutsche Kammerphilharmonie Bremen, Deutsche Sinfonie-Orchester, Jerusalem Symphony, Amsterdam Sinfonietta, Netherlands Chamber Orchestra, Bayerische Rundfunk Orchestra, Los Angeles Philharmonic, Cleveland, San Francisco, Boston Symphony, NHK, Chicago Symphony, Dallas Symphony, New-York Philharmonic, London Philharmonic, Salzburg Mozarteum Orchester, Deutsches Symphonie Orchester, Concertgebouw Amsterdam, Leipzig Gewandhaus Orchestra, Rome Santa Cecilia Orchestra, l’Orchestre de la Suisse Romande, le Scottish Chamber Orchestra, etc... Il collabore avec des chefs d'orchestres de renommée mondiale, tels que Marin Alsop, John Axelrod, Semyon Bychkov, Christoph Eschenbach, Andrew Davis, Paavo Jarvi, Kurt Masur, Riccardo Muti, Yannick Nézet-Seguin, Esa-Pekka Salonen, Michael Sanderling, Jaap van Zweden. 

En récital, il se produit sur plusieurs scènes prestigieuses, telles que le Théâtre des Champs-Elysées, le Wigmore Hall, le Carnegie Hall, le Musikverein de Vienne, ainsi qu’aux festivals de La Roque d’Anthéron, aux BBC Proms, Festival de Menton, Grange de Meslay, Festival de Pâques d’Aix-en-Provence, Piano aux Jacobins (Toulouse), Festival de Megève, Schubertiades d’Hohenems, Prague Spring Festival, Sommets Musicaux de Gstaad. David Fray se produit régulièrement en récital avec le violoniste Renaud Capuçon, avec lequel il interprète notamment les sonates de Bach et Beethoven pour violon et clavier. 

David Fray est artiste exclusif Erato. Son premier enregistrement, consacré à Bach et Boulez, lui vaut les plus prestigieuses distinctions (Newcomer of the Year 2008 / BBC Music Magazine, Meilleur enregistrement / Echo Preis 2008), de même que son enregistrement des concertos de Bach avec la Deutsche Kammerphilharmonie Bremen et son récital Schubert. Paraissent ensuite les Concertos de Mozart avec le Philharmonia et Jaap van Zweden, un récital Bach, un récital Schubert (mars 2015), un récital Chopin (janvier 2017), puis les Concertos pour 2, 3 et 4 pianos de Bach avec l’Orchestre National du Capitole de Toulouse et Jacques Rouvier, Emmanuel Christien et Audrey Vigoureux (novembre 2018) et les sonates pour violon et piano de JS Bach avec le violoniste Renaud Capuçon (mars 2019). Dernière parution, les Variations Goldberg de JS Bach (novembre 2021). 

Le réalisateur Bruno Monsaingeon lui consacre deux films, le premier dédié aux concertos de Bach et le second à deux concertos de Mozart, diffusés sur Arte et Mezzo.  

David Fray est fondateur et directeur artistique du Festival « L’Offrande Musicale », qui se tient en été dans les Hautes Pyrénées.