Mustaine oli Metallican alkuperäinen soolokitaristi, mutta vuonna 1983 hänet erotettiin yhtyeestä väkivaltaisen käyttäytymisen ja päihteiden vuoksi. Viimeinen piste oli luultavasti, kun Mustaine löi Hetfieldiä humalassa kasvoihin. Mustaine oli hyvin katkera Metallican jäsenille tapahtuneesta. Samana vuonna hän perusti Megadeth-yhtyeen ja ryhtyi sen laulajaksi ja kitaristiksi. Mustaine päätti mennä vieroitusohjelmaan vuonna 1989, ja pääsi eroon huumeista. Vasta 1990-luvulla Mustaine antoi anteeksi Metallican jäsenille ja yhtyeet ovat esiintyneet kerran samalla lavalla.
Vuonna 2002 Mustainen muusikon ura oli katkolla hänen nukahdettuaan kätensä päälle.[1] Tapaus aiheutti hermoratojen surkastumista ja kitaran soitto vaikeutui huomattavasti. Mustaine lopetti Megadethin, mutta pitkien kuntoutusharjoitteiden jälkeen hän oli jälleen studiossa vuonna 2004 ja julkaisi Megadethin kymmenennen studioalbumin The System Has Failed.
Dave Mustaine alkoi myös käyttää ESP:n kitaroita vuonna 2004, koska Jacksonilta hän sai vähemmän kitaroita, eikä ollenkaan nimikkokitaraa. Nykyään hän soittaa Deanin kitaroilla. Hänellä on myös kuusi nimikkokitaraa Deanin mallistossa.
Mustaine soitti myös Megadethin "sisaryhtyeessä" MD.45:ssä