El líder conservador aseguró que la decisión del electorado "será final" y no conducirá a una segunda "renegociación" de la relación de Reino Unido con sus socios en el bloque de los Veintiocho.
Irlanda y Francia están entre los países que retornaron a las urnas tras una decisión contraria a la UE, pero Cameron remarcó en su discurso en Londres que la decisión de los británicos "será la única en toda una generación".
"La voz del electorado será respetada, no ignorada, y saldremos de la UE si así lo decidimos", enfatizó en su intervención en el Instituto Real de Asuntos Exteriores, la reputada Chatham House.
Cameron describió de "correctas y razonables" sus propuestas de reformas y reclamó el derecho de uno de los principales Estados miembros a "ver acomodadas sus inquietudes".
"Podemos sobrevivir fuera de la UE", advirtió, dejando abierta su opción para defender el Brexit si sus exigencias llegan a "oídos sordos".
Pero haciendo frente a los que proponen abandonar el club europeo independientemente del alcance de la renegociación sobre la relación con Londres dijo: "la cuestión es si tendremos más éxito económico y más seguridad nacional dentro o fuera".
La intervención del primer ministro coincide con la remisión este mismo martes de una carta con las demandas británicas al presidente del Consejo de Europa, Donald Tusk.
Esta misiva abre la fase formal de negociaciones, que podría conducir a un acuerdo en la cumbre comunitaria de diciembre.
Cameron se niega a fijar la fecha del histórico referéndum hasta conocer la respuesta definitiva del resto de Estados miembros, según reiteró esta mañana.