Han anklagade Suliman Gani i parlamentet för att stödja den militanta gruppen när han ifrågasatte Sadiq Khans omdöme om att dela en plattform med honom.
Gani har sagt att han hävdar att IS är kränkande och måste dras tillbaka.
Tidigare på onsdagen bad försvarsminister Michael Fallon om ursäkt för liknande påståenden.
Vid premiärministerns frågor i april sade Cameron att Khan hade dykt upp på en plattform nio gånger med Gani, som premiärministern påstod "stödjer IS".
Gani sade då att han ville vidta rättsliga åtgärder mot David Cameron men inte kunde göra det på grund av parlamentariska privilegieringsregler, som skyddar parlamentsledamöternas yttrandefrihet i underhuset.
I ett uttalande, Downing Street sade David Cameron hänvisar till rapporter som Gani stöder "en" islamisk stat.
En talesman, nummer 10, sade: "Premiärministern har klart för sig att detta inte betyder att Gani stöder organisationen Daesh och han ber honom om ursäkt för eventuella missförstånd."
Flera äldre konservativa angrep Gani under borgmästarkapplöpningen i London och anklagade Khan - som valdes till borgmästare i London förra veckan - för att umgås med extremister, ett tillvägagångssätt som Labour sade var ett exempel på en "söndrande, hundvisselkampanj".
Fallon bad om ursäkt för ett "ogenomträngligt fel" i märkningen av Gani som sympatisör för IS. Han gjorde anspråk på Tooting-predikanten under en BBC-intervju, då han försvarade de konservativas valkampanj i London.
I ett meddelande om sociala medier förra månaden sade Gani att han hade "fördömt IS helhjärtat" sedan starten och att det inte på något sätt representerade hans tro. Han skrev: " Att säga att jag stöder den islamiska staten är inte sant och skadar i hög grad mitt rykte.
"Jag är helt emot den så kallade islamiska staten som jag ser som en terrorist och omänsklig organisation. Som en imam och samhällsledare har jag kämpat mot ondskan i den islamiska staten mot mina medmuslimer och mot andra i samhället."
Dr Shuja Shafi av Muselman Council of Britannien välkomnade den "för länge sedan förfallna ursäkten", men sade "sådan smutskastning-för-association har blivit alltför vanligt för Muslims och Muselman organisations".
"För de verkliga extremister vi alla är emot, sådan taktik kommer bara att ge nya exempel på ett samhälle som inte är villigt att acceptera muslimer för vilka de är", sade han.
Han uppmanade premiärministern och försvarsministern att upprepa sina ursäkter i parlamentet och för en "brådskande översyn" av islamofobin i det konservativa partiet.
David Cameron har bett om ursäkt för "alla missförstånd" efter att ha beskrivit en före detta imam som anhängare av den islamiska statsgruppen.