Родился в городе Радомышль Житомирской области.
Закончил Киевский медицинский институт и аспирантуру. Защитил учёную степень кандидата медицинских наук. Работал в клинике нервных болезней. Является одним из зачинателей будущей космической медицины.
Погиб 18 июля 1938 года при полёте на стратостате ВВА-1. Стратостат взлетел в Звенигороде. Экипаж составляли Яков Григорьевич Украинский, Серафим Константинович Кучумов, Пётр Михайлович Батенко, Давид Евсеевич Столбун. На большой высоте отказало кислородное оборудование, а индивидуальное кислородное оборудование не справилось с поддержанием жизнеобеспечения. Экипаж стратостата погиб от удушья. Стратостат приземлился в Сталино (теперь Донецк). Он попал на линию электропередачи. Шар стратостата взорвался, так как он был заполнен водородом. Экипаж стратостата был похоронен в Сталино. В 1953 год у на их могиле был установлен памятник стратонавтам.
Именем Столбуна названа улица в Донецке.
