Franco được sinh ra ở Palo Alto, California. Là con trai của Doug Franco và mẹ là Betsy Levine Verne (là một nhà thơ, tác giả và nhà biên tập), bố anh đã điều hành một số công việc kinh doanh ở thung lũng Silicon. Dave tự hào rằng mình là một người Do Thái; bà ngoại của anh, Mitzi Levine, là người quản lý Phòng Trưng bày Nghệ thuật Verne, một phòng trưng bày nổi tiếng ở Cleveland, Ohio. Anh đã trải qua thời thơ ấu tuyệt vời cùng hai người anh là James Franco và Tom Franco.

Anh học đại học ở University of Southern California. Ban đầu anh đã mường tượng ra rằng sau này anh sẽ là một giáo viên cấp ba dạy môn viết sáng tạo, nhưng đến khi quản lý của "anh Hai" James đã dẫn dắt Dave vào con đường diễn xuất khi anh mới chỉ là sinh viên năm 2.