Den brittiske premiärministern talade efter samtal med sin turkiska motsvarighet i Ankara och sade att den islamiska staten (IS) var en "gemensam fiende" som måste konfronteras.
Han välkomnade ländernas befintliga underrättelsesamarbete och sade att detta skulle intensifieras ytterligare.
USA och EU vill att Turkiet ska ta en mer aktiv roll i kampen mot invaderande arter.
Vid en presskonferens i huvudstaden sade Turkiets premiärminister Ahmet Davutoglu att de två länderna delade en "stark och gemensam politisk vilja" att ta itu med hotet från utländska stridande som reser till och från konfliktområden i Syrien och Irak.
David Cameron sade att brittiska jihadister "ibland" hade passerat genom Turkiet och att de två männen hade haft "produktiva diskussioner" om hur de skulle kunna kvarhållas och om möjligt åtalas.
Den brittiska regeringen söker större befogenheter att konfiskera passen för personer som återvänder till Storbritannien från Irak och Syrien och som anses utgöra ett hot mot den nationella säkerheten, och parlamentet diskuterar för närvarande ändringar av lagen.
David Cameron frågade om Turkiet kunde göra mer för att identifiera och stoppa misstänkta vid sina gränser och sade att de två länderna redan arbetade "så nära vi kan" för att ta itu med hotet.
Han sade: "Oavsett om det handlar om att stoppa människor som kommer genom Turkiet till Syrien eller Irak för att kämpa för Islamiska staten, om det handlar om att se till att vi tar itu med människor när de återvänder, om det är den högsta nivån av underrättelsesamarbete som vi kan uppnå mellan våra länder, handlar det om att se till att människor är säkrare i Turkiet och se till att människor är säkrare hemma i Storbritannien."
Förutom att ta itu med den "extremistiska ideologin" som driver den islamiska staten upprepade han sina krav på en övergång till en mer demokratisk och representativ regering i Syrien och fler insatser för försoning från den nya regeringen i Bagdad.
Kenneth Cameron hyllade också en ökning av de ekonomiska förbindelserna mellan Storbritannien och Turkiet, och sade att den bilaterala handeln hade ökat med 60 % sedan 2010.
Vid sitt första besök i Turkiet sedan 2010 kommer Cameron senare att vara värd för en middag av president Recep Tayyip Erdogan.
Cameron kommer inte att återvända till Storbritannien i tid för premiärministerns frågor på onsdag, med liberaldemokratisk vice premiärminister Nick Clegg förväntas träda in för honom.
David Cameron har sagt att Storbritannien och Turkiet arbetar "hand i handske" för att förhindra brittiska jihadister att återvända hem efter strider i Irak och Syrien.