Il est également reconnu pour sa maîtrise du répertoire contemporain.
Il dirige des orchestres en Allemagne (Francfort, Stuttgart, Munich), France (Ensemble Intercontemporain, Orchestre de Montpellier), Suisse (Orchestre de la Suisse-Romande), Pays-Bas (Het Orkest van het Oosten), Espagne (Madrid), Belgique (Orchestre Philharmonique de Liège, Brussels Philharmonic), Luxembourg (Orchestre Philharmonique du Luxembourg),...
A l'opéra, il collabore avec les grands noms de la mise en scène: Luc Bondy, Jorge Lavelli, Olivier Py, Robert Lepage.
Il dirige à La Monnaie, l'Opéra de Paris, l'Opéra de Monte-Carlo, au Grand Théâtre de Genève, à Berlin, Rotterdam ou Hambourg, ... et collabore avec des solistes de renommée internationale : Natalie Dessay, José Cura, Ludovic Tézier, José van Dam, Patrizia Ciofi, pour n’en citer que quelques-uns.
Patrick Davin est le nouveau Directeur Musical et Artistique de l’Orchestre Symphonique de Mulhouse, depuis la saison 2013/14.