פרופ' מרגל פרסם מעל 100 עבודות מחקר (והיד עוד נטויה). מרגל עוסק במחקרים אפידמיולוגים עם בסיסי נתונים גדולים בשיתוף פעולה עם המרכז לחקר הסרטן ועם מרכז קופ"ח כללית למחקר. כמו כן מרגל עוסק במחקרים קליניים פרוספקטיביים ומחקרים קליניים רטרוספקטיביים בתחום המחקר האורולוגי והאונקולוגי.
בשנת 2015 הוענקה מלגת מחקר בגובה 200,000 דולר של האיגוד האונקולוגי האמריקאי לרופא מחוץ לגבולות ארצות הברית: דוד מרגל, אשר מחקרו בתחום גברים הנושאים את המוטציה הגנטית BRCA פורץ דרך. מלגת מחקר זו הייתה שמורה לרופאים מארצות הברית וקנדה בלבד, ומרגל הוא הרופא הראשון שלא מצפון אמריקה הזוכה במלגה.
בשנת 2019 נבחר מרגל להצטרף לתכנית מנהיגות של ASCO. תכנית יוקרתית זו מיועדת למובילי הדעה באונקולוגיה העולמית. זוהי הפעם הראשונה שרופא ישראלי מוזמן לקחת חלק בתוכנית.
