ลูอีซถูกยืมตัวไปเล่นให้กับไบฟีกาในเดือนมกราคมปี ค.ศ. 2007 หลังจากได้เล่นในระดับเยาวชนในสโมสรของบราซิล ก่อนที่จะย้ายไปร่วมสโมสรแบบถาวรในกลางปีนั้น ลูอีซลงเล่นให้ไบฟีกาทั้งหมด 82 นัด โดยพลาดแค่นัดเดียวเมื่อฤดูกาลที่แล้วที่ไบฟีกาคว้าแชมป์ลีกครั้งแรกในรอบ 5 ปี นอกจากนี้ เว็บไซต์ทางการของยูฟ่ายังโหวตให้เป็นผู้เล่นยอดเยี่ยมของลีกโปรตุเกสในปีนั้นด้วยลูอีซที่ลงเล่นครั้งแรกให้ทีมชาติบราซิลในเกมทีพบกับอเมริกาเมื่อปีที่แล้วไม่สามารถลงเล่นให้เชลซีในแชมเปียนส์ลีกฤดูกาลนี้ หลังจากลงเล่นให้ไบฟีกาทั้ง 6 นัดในรอบแบ่งกลุ่มที่จบด้วยอันดับ 3 ตามหลังชัลเคอและลียงลูอีซลงเล่นให้ทีมชาติบราซิลในฟุตบอลโลกรุ่นอายุไม่เกิน 20 ปี และสามารถลงเล่นได้ทั้งตำแหน่งแบ็คซ้ายและแบ็คขวา หลังจากเซ็นสัญญากับเชลซี ลูอีซตั้งใจจะยึดตำแหน่งตัวจริงในทีมให้ได้ และสวมเสื้อหมายเลข 4 ต่อจากโคล้ด มาเกเลเล่

ในปี ค.ศ. 2014 ในระหว่างการแข่งขันฟุตบอลโลก 2014 รอบแรก ดาวิด ลูอีซ ได้ย้ายไปสังกัดปารีแซ็ง-แฌร์แม็ง ในลีกเอิง ฝรั่งเศส ด้วยค่าตัวถึง 50 ล้านปอนด์ (ประมาณ 2.5 พันล้านบาท) นับเป็นสถิติของกองหลังที่แพงที่สุดในโลก[4]

แต่ในต้นฤดูกาล 2016–17 ลูอีซได้ย้ายกลับมาเชลซีอีกครั้ง เมื่อเชลซีได้เปลี่ยนตัวผู้จัดการสโมสรและหัวหน้าผู้ฝึกสอนเป็นอันโตนีโอ กอนเต ด้วยค่าตัว 30 ล้านปอนด์ (ประมาณ 1.5 พันล้านบาท) ด้วยสัญญา 3 ปี เพียงแค่ 10 นาทีก่อนการปิดการซื้อขายตัวผู้เล่นรอบแรกในฤดูกาลนี้[5]