Thewlis, người thứ hai trong ba đứa trẻ, sinh ra ở Blackpool, Lancashire, con của Maureen (nhũ danh Thewlis) và Alec Raymond Wheeler.[2] Cả hai bố mẹ đều làm việc tại cửa hàng của bố mình. Là một thiếu niên, David chơi trong một ban nhạc rock tên là QED, và chơi guitar chính với ban nhạc punk rock có tên Door 66. Ông đã học tại Highfield High School, một trường trung học của bang ở South Shore, Blackpool. Sau đó, ông ghi danh vào Trường Âm nhạc và Kịch Guildhall ở London, tốt nghiệp năm 1984.[3]