დავით თარხნიშვილმა 1982 წელს დაამთავრა თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ბიოლოგიის ფაკულტეტი და 1987 წელს დაიცვა საკანდიდატო დისერტაცია ეკოლოგიაში ამფიბიების სახეობათაშორისი კონკურენციის თემაზე. შემდგომ პოსტსადოქტორო კვლევები განახორციელა ბანგორის უნივერსიტეტში და ბონის ზოოლოგიის ინსტიტუტში.
2006 წლიდან მუშაობს ილიას სახელმწიფო უნივერსიტეტში, სადაც სხვადასხვა დროს სიცოცხლის შემსწავლელ მეცნიერებათა ფაკულტეტის დეკანი და ეკოლოგიის ინსტიტუტის დირექტორი იყო. გამოქვეყნებული აქვს ასზე მეტი სამეცნიერო ნაშრომი.
მისი სამეცნიერო ინტერესები მოიცავს ამფიბიებისა და ქვეწარმავლების ეკოლოგიას, ბიოგეოგრაფიას, პოპულაციურ გენეტიკასა და ევოლუციურ ბიოლოგიას, კავკასიის რეგიონის ბიომრავალფეროვნებას და თანამედროვე ადამიანის გავრცელების ისტორიას.