В 1908—1917 годах жил в Париже.
После революции заведовал ИЗО Наркомпроса. Участник объединения Комфутов (коммунистов-футуристов). В Леф вступить отказался в связи с отрицанием теоретиками Лефа станкового искусства. В 1925—1932 гг. основатель и руководитель общества станковистов (ОСТ).
Работал в жанрах: пейзаж, портрет, натюрморт. Среди его учеников — А.Дейнека, Ю.Пименов, А.Лабас, П.Вильямс, А.Гончаров и др.
В 1940-х гг. подвергался критике за формализм.
Работы в музеях Москвы, Санкт-Петербурга, Житомира.
Сын — Давид Давидович Штеренберг (род. 1931)- известный художник-живописец и иллюстратор. Дочь — Виолетта (Фиалка) Давидовна Штеренберг — художница (09.08.1918 — 1995). Брат — Абрам Петрович Штеренберг (1894—1979) — известный советский фотожурналист.