El primer trabajo de Johnstone fue con Noel Murphy en 1968, donde recibió su primer crédito en el álbum Another Round. En 1969, Johnstone se aseguró un trabajo regular como músico de sesión, donde comenzó a explorar diferentes géneros musicales y a experimentar con una variedad de instrumentos. En 1970, cuando Lyell Tranter (uno de los dos guitarristas del grupo de folk acústico británico Magna Carta) dejó la banda, Johnstone ocupó su lugar como miembro. Grabó varios álbumes con ellos comenzando en 1970 en Seasons (1970), y continuó colaborando en Songs from Wasties Orchard (1971) (llamado así por la calle en la que vivía en Long Hanborough, Oxfordshire), y en un álbum en directo titulado In Concert.
Durante su etapa en Magna Carta, Johnstone tocó una gran variedad de instrumentos, como la guitarra, la mandolina, el sitar y el dulcimer. También llamó la atención del productor Gus Dudgeon durante este tiempo – Dudgeon le pidió a Johnstone que tocara en el álbum solista homónimo de Bernie Taupin de 1971, lo que dio lugar a una reunión con Elton John y, finalmente, a que Johnstone tocara en el álbum de John de 1971 Madman Across the Water, después de lo cual fue invitado a unirse a la banda de Elton John como miembro de pleno derecho. Anteriormente, la banda de Elton John estaba formada por el propio John, el bajista Dee Murray y el batería Nigel Olsson.
El álbum de debut de Johnstone con Elton John como miembro a tiempo completo de su banda fue Honky Chateau, en el que tocó las guitarras eléctrica y acústica, la guitarra slide, el banjo y la mandolina, y también cantó los coros junto a Murray y Olsson.
En 1972 trabajó con Joan Armatrading y Pam Nestor en su álbum debut producido por Gus Dudgeon, Whatever’s for Us, tocando la guitarra acústica y eléctrica en varios temas, y el sitar en la canción «Visionary Mountains».
Johnstone publicó un álbum en solitario, Smiling Face, en 1973 a través de The Rocket Record Company y creó una banda de corta duración llamada China que publicó un álbum homónimo en 1977.
Incluso mientras tocaba junto a otros artistas como Stevie Nicks, Meat Loaf y Alice Cooper a finales de los 70 y principios de los 80, Johnstone nunca estuvo muy alejado de los proyectos de Elton y, tras su reunión con sus compañeros de banda originales Nigel Olsson y Dee Murray a tiempo completo para la gira «Jump Up» de 1982, rara vez ha estado ausente de un álbum o gira de Elton John.
En 1990, Johnstone colaboró por primera vez con el letrista Steve Trudell. Con la música y la letra en su sitio, los dos formaron Warpipes, que incluía a los antiguos y actuales miembros de la banda de Elton John Nigel Olsson en la batería, Bob Birch en el bajo, Guy Babylon en los teclados, junto con Billy Trudel como vocalista. En 1991, Warpipes publicó su único álbum, Holes in the Heavens, en el sello Artful Balance Records. Cuando Artful Balance Records se retiró, este álbum fue reeditado por Bridge Recordings. El título del álbum se cambió a simplemente «Warpipes» y la alineación de las canciones se modificó ligeramente.
En 1991, Johnstone produjo el álbum Stormy Blue de Addison Steel en el que tocó la guitarra, la mandolina, el sitar y el banjo, e interpretó la voz. El coproductor Guy Babylon se unió con los arreglos de teclado, junto con el baterista Nigel Olsson y Billy Trudell añadiendo percusión y voz respectivamente.
En 1996, Johnstone lanzó un video de instrucción de guitarra titulado Davey Johnstone: Star Licks Master Sessions para Star Licks Productions, en el que toca una gran variedad de clásicos de John, acompañado por Billy Trudel a la voz y Bob Birch al bajo.
En 1997, mientras estaba de gira con John, Johnstone y su entonces compañero de banda de Elton John y antiguo guitarrista de los Hellecasters, John Jorgenson, dedicaron gran parte de su tiempo libre a crear Crop Circles, un álbum de instrumentación acústica publicado en 1998.
El 10 de junio de 2009, Johnstone tocó el histórico concierto número 2000 como miembro de la Elton John Band en el SECC de Glasgow, Escocia. Actualmente se desempeña como director musical de John, además de su trabajo como guitarrista, tocando junto a Nigel Olsson y John Mahon; también actuó con Bob Birch antes de la muerte de Birch en agosto de 2012.
En 2014, tocó en «Belle Fleur» y «If You Were My Love» del álbum 24 Karat Gold de Stevie Nicks: Songs from the Vault. Conocía a Nicks de cuando tocó la guitarra en varias canciones de su álbum de 1981 Bella Donna.
El 1 de octubre de 2019, Johnstone realizó su espectáculo número 3000 con Elton John en la primera de las dos paradas de la gira Farewell Yellow Brick Road en el SaskTel Centre de Saskatoon, Saskatchewan.