大卫·哈特莱的母亲在他出生三个月后去世，父亲在他 15 岁时也去世了。他先在布莱德福文法学校就读，中学毕业后进入英国剑桥大学耶稣学院学习数学、古典文学、神学，他本打算继承父业从事牧师职务，但因对英国传统教规不满，又改修医学。1726 年获学士学位，1728 年获硕士学位，后未再继续研习医学，既未获得医学博士学位，也未经实习而获得合格医师证书，但后来却成为伦敦的名医。他结过两次婚，1730 年和爱丽丝（Alice Rowley），第二年爱丽丝就去世了，1735 年他和伊丽莎白（Elizabeth Packer）结婚。他一共有 3 个孩子。1742 年，他迁往巴斯，在那里定居直至去世。在学医和行医期间，受洛克（John Locke）和当时英国经验主义哲学心理学家思想的影响对哲学心理学发生兴趣。分别出版了《观念的联想》和《对人的观察》两书，从而建立了他在哲学心理学上的地位。

哈特莱在哲学心理学上的贡献，主要在于以下两方面：

对人性本质中心身关系问题的解释，他受牛顿运动理论的影响，将其振动理论用于解释神经传导作用。他认为神经是实心的传导体，当外在引起神经冲动时，神经就会振动，此振动沿着神经脉络向大脑传导，引起脑神经的振动，从而产生观念。不过由外在引起脑神经振动而生观念的历程中，振动与观念两者间并非全是因果关系。因为脑神经振动一经引起，并不随外在的消失而停止，而是自行继续振动，但变得更微弱了。记忆仅仅是脑神经振动的复活。他举例说，注视烛光后闭上眼睛，仍觉得烛光在眼前耀动。此种消失后而感觉持续的现象，既现代心理学所指的正后象（positive afterimage）。在他看来，生理现象并非心理现象的物质基础，只是心理现象的对应物。观念和感觉的区别，并非在于前者的振动小于后者，而在于引起观念的振动最初是由神经振动引起的，引起反射后永远存于脑中。哈特莱此种生理作用影响心理作用，但心理作用产生后又于生理作用无必然关联的看法，一般认为是继承了莱布尼兹的心身平行论。

在这个问题上，他承认洛克的经验主义思想，承认知识来自经验，但在解释经验来源时，他提出了不同见解。他不同意洛克反省的说法，认为感觉接受外界而生感觉，因感觉而生观念，而感觉和观念之间关系之建立，则是由于联想。联想的基本形式有二：一为同时联想，二为相继联想。这两种联想的基本法则只有一个，那就是接近律。对联想的构成，他也采用振动的观念解释。当同时或相继的两种引起振动产生的两种感觉在脑中相遇时，两者之间即形成联结，以后原来的之一再受神经振动时，另一种相应的神经振动也将随之产生。对联想用于解释心理现象时，他并不限只用来解释观念联想。他认为，观念与动作之间甚至动作与动作之间的联结作用，也是遵循联想法则的。

采用观念联想的说法来解释知识来源问题是经验主义哲学心理学家的共同主张。此种主张即称为联想主义（associationism）。哈特莱的这一心理学说，对 19 世纪的英国联想主义和冯特的心理学有很大影响。哈特莱在生理心理学领域也作过探索。他试图把精神（观念联想）和物质（大脑振动）相联系，断定两者互相平行：思想概念及意象和大脑中的振动绝对相关。