Avtalet, som nåddes sent på fredag efter två dagars samtal i Bryssel, ger Förenade kungariket befogenhet att begränsa vissa EU-migranters förmåner.
Det innehåller också en fördragsändring, så Storbritannien är inte bundet till "allt närmare union" med andra EU-medlemsstater, sade han.
EU:s exitkampanjer sade att "hellow"-affären endast erbjöd "mycket små förändringar".
David Cameron är inställd på att tillkännage datumet för en folkomröstning om huruvida Storbritannien bör stanna kvar i EU efter ett kabinettsmöte som äger rum kl. 10.00 GMT - folkomröstningen förväntas i stor utsträckning äga rum torsdagen den 23 juni.
När datumet väl har tillkännagetts kommer ministrarna att tillåtas att kämpa för vilken sida de vill - en av Camerons närmaste politiska allierade Michael Gove har redan fått namnet som stöd för Leave-lägret. Andra, som Iain Duncan Smith förväntas följa - men ett frågetecken kvarstår över vilken väg London Mayor Boris Johnson kommer att hoppa.
De viktigaste punkterna i affären är följande:
Den främsta gruvarbetaren var tvungen att göra eftergifter för att komma överens med ledarna för de 27 andra EU-medlemmarna.
Kenneth Cameron hade ursprungligen velat ha ett fullständigt förbud mot invandrare som skickar barnbidrag till utlandet, men han var tvungen att kompromissa efter det att vissa östeuropeiska stater avvisade detta och insisterade också på att befintliga kärande ska fortsätta att få full ersättning.
När det gäller hur länge Storbritannien skulle kunna få en fyraårig begränsning av arbetsfördelarna för nyanlända var David Cameron tvungen att ge efter för förhoppningarna om att det skulle finnas på plats i 13 år och i stället nöja sig med sju.
Överenskommelsen om att omförhandla Storbritanniens EU-medlemskap tillkännagavs av Europeiska rådets ordförande Donald Tusk, som twittrade: "Deal. Enhälligt stöd för en ny lösning på #UKinEU."
Den tyske förbundskanslern Angela Merkel förutspådde att reformpaketet skulle "helt stöd i Storbritannien för landet att stanna kvar i EU".
Tusk sade att det "stärker Storbritanniens särskilda ställning", medan EU:s kommissionsordförande Jean-Claude Juncker beskrev det som "rättvist".
Tusk tillade: "Vi lämnade inte förhandlingsbordet. Vi var villiga att offra en del av våra intressen för det allmännas bästa, för att visa vår enhet.
"Jag är djupt övertygad om att Storbritannien behöver Europa och att Europa behöver Storbritannien. Men det slutliga beslutet ligger i det brittiska folkets händer."
Bläcket är knappast torrt i Storbritanniens EU-avtal, men omedelbart har fokus övergått till innehållet i vad David Cameron har åstadkommit och - möjligen en besvärlig fråga - hur många av hans kolleger kommer att argumentera mot honom.
Fokus kommer att ligga på om premiärministern kan hålla sitt parti artigt tillsammans under en period av allmän oenighet.
Förmågan att begränsa fördelarna för migranter är en viktig seger för David Cameron - ammunition för hans argument att han har gjort förändringar för att hjälpa till att minska antalet EU-migranter som kommer för att bo och arbeta i Storbritannien.
Förslagen är komplicerade och motsvarar inte exakt de löften han gav i det konservativa partimanifestet.
Men med det - och de andra åtagandena - blir det svårare för hans kritiker att hävda att avtalet är bristfälligt och inte kommer att förändra någonting.
Läs mer från Laura
David Cameron sade att han hade uppnått de reformer han ville och hävdade att de skulle sätta Storbritannien "i förarsätet" på en av världens största marknader och skapa ett "mer flexibelt" EU.
"Vi har permanent skyddat pundet och vår rätt att behålla det", tillade han och sade att EU för första gången uttryckligen har erkänt att det har mer än en valuta."
Premiärministern sade att han också hade skyddat Storbritannien från ytterligare politisk integration inom EU och tillade: "Låt mig säga detta så enkelt jag kan: Storbritannien kommer aldrig att bli en del av en europeisk superstat."
David Cameron redogjorde för sitt fall att förbli "i ett reformerat Europa" och sade att "att vända EU ryggen är ingen lösning alls".
"Vi bör vara misstänksamma mot dem som hävdar att det är ett automatiskt snabbspår att lämna Europa till ett land med mjölk och honung", tillade han.
"Det brittiska folket måste nu besluta om de vill stanna kvar i den reformerade Europeiska unionen eller lämna den. Detta kommer att bli ett ögonblick en gång i generationen för att forma vårt lands öde."
Arbetsledare Jeremy Corbyn avfärdade Camerons affär som en "sideshow" avsedd att "lycka sina motståndare i det konservativa partiet", tillägger att han inte hade gjort något för att skydda jobb och bekämpa låg lön.
"Vi kommer att driva en kampanj för att hålla Storbritannien i Europa i den kommande folkomröstningen, oavsett David Camerons mixtrande, eftersom det ger investeringar, arbetstillfällen och skydd för brittiska arbetstagare och konsumenter," sade han.
Skottlands förste minister Nicola Sturgeon sade att det nu var "mer viktigt än någonsin" att de som stödde Skottlands fortsatta EU-medlemskap gjorde fallet "så starkt som möjligt".
EU-skeptiker har avfärdat reformerna och sagt att de inte kommer att tillåta Storbritannien att blockera oönskade EU-lagar eller minska migrationen.
Matthew Elliott, chef för kampanjen "Röstledighet", sade Cameron "kommer nu att förklara seger, men det är en helt ihålig seger".
UKIP ledare Nigel Farage tweetade: "Detta är en verkligt patetisk affär. Låt oss lämna EU, kontrollera våra gränser, styra vårt eget land och sluta lämna 55 miljoner pund varje dag till Bryssel. Jag tror på Storbritannien. Vi är tillräckligt bra för att vara en oberoende, självstyrande nation utanför EU. Detta är vår gyllene möjlighet."
I samband med att EU-toppmötet avslutades höll ytterligare en EU-exitkampanj, Grassroots Out, ett möte i Westminster.
Konservativ ledamot David Davis sade att det var dags för Storbritannien "att ta kontroll över sitt eget öde", medan UKIP-ledaren Nigel Farage sade att partiöverskridande kampanjen var "absolut enad i kampen för att få tillbaka vår demokrati".
Farage presenterade tidigare ledamot George Galloway som "särskild gäst" vid mötet och beskrev honom som en "tung figur till vänster om brittisk politik".
David Cameron säger att ett avtal som träffats med EU:s ledare kommer att ge Storbritannien "särskild status" och han kommer att kämpa med sitt "hjärta och själ" för att stanna kvar i facket.