Un jeune homme se tient au centre, son torse tourné dans une pose dynamique alors qu'il tient une épée dans sa main droite et lève une tête décapitée par les cheveux avec sa main gauche. Son visage est éclairé par la gauche, révélant une peau lisse et des traits juvéniles, tandis que son regard se détourne du trophée macabre qu'il exhibe. La tunique blanche de la figure glisse d'une épaule, exposant sa poitrine et son bras, et une bourse nouée pend à sa hanche, rendue avec des plis nets et un sens du poids.

La tête qu'il tient est celle d'un homme barbu, la bouche ouverte et les yeux mi-clos, avec du sang visible au cou, peinte avec un réalisme frappant qui contraste avec le calme juvénile du vainqueur. Les deux figures émergent d'un fond profond, presque noir, la lumière dramatique projetant des ombres fortes et mettant en valeur les contours des muscles, du tissu et des cheveux. La composition est étroitement centrée sur les deux figures, avec l'épée formant une diagonale dans la partie supérieure de la peinture et la tête positionnée juste en dessous du bras tendu.

Caravaggio utilise des contrastes audacieux de lumière et d'ombre, avec un coup de pinceau lisse et contrôlé qui donne à la chair un éclat réaliste et au tissu une qualité tactile. Aucune figure ou objet secondaire n'est visible dans la composition à part le jeune homme et la tête décapitée. L'arrière-plan est une étendue ininterrompue de noir profond, sans détails discernables ni paysage.

Les coins supérieur gauche et inférieur droit sont complètement sombres, se fondant parfaitement dans les ombres derrière les figures. La lumière tombe le plus fortement sur l'épaule gauche, la poitrine et le visage du jeune homme, créant un contraste saisissant avec l'obscurité qui l'entoure. Des tons chauds dorés et ocre dominent la peau éclairée, tandis que les ombres sont rendues dans des bruns et des noirs plus frais et atténués.

La peinture est appliquée de manière lisse dans les zones de chair, avec des transitions subtiles entre lumière et ombre, tandis que le bord de la tunique et de la bourse montrent des coups de pinceau plus visibles et texturés. David avec la tête de Goliath a été peint par Caravaggio vers 1600–1601 sur un panneau de peuplier, un support inhabituel pour lui. Il se trouve au Kunsthistorisches Museum à Vienne.