Företag som lämnar anbud på statliga kontrakt värda mer än 10 miljoner pund måste visa att de har en "rimlig andel" lärlingar.
"Den största tillgången någon arbetsgivare har är deras arbetskraft", sade premiärministern.
"Och genom att investera i dem investerar de i framgång och framtid för sin verksamhet."
Regeringen bekräftade också planerna på en lärlingsavgift, med stora företag som investerar i en fond som används för att utbilda arbetstagare.
Storleken på avgiften har ännu inte fastställts, enligt en talesman från 10 Downing Street.
"Skillade människor är livsnerven i en stark ekonomi, men alltför länge brittiska företag har investerat för lite i att utveckla sina anställdas kompetens för att möta kraven på en konkurrenskraftig, global marknad," sade kompetensminister Nick Boles.
Ett statligt samråd söker synpunkter på att betala avgiften, som förväntas vara på plats i april 2017.
Planen för en avgift väckte frågor från EEF, tillverkarorganisationen.
"Med lite detaljer om nivån på avgiften, som kommer att krävas för att betala den och hur mycket regeringen kommer att ge tillbaka i gengäld, tillverkare har rätt att vara skeptisk till att avgiften kommer att skapa de tre miljoner ytterligare kvalitets lärlingsplatser som vi alla vill se," Terry Scuoler, verkställande direktör på EEF, sade.
Han tillade att ett antal stora tillverkare "kommer att bli förvånade över regeringens förslag att det är de som för närvarande inte investerar i lärlingsutbildningar".
Regeringen sade avgiftssystem redan fungerar i mer än 50 länder.
De brittiska handelskamrarna välkomnade tillkännagivandet av lärlingsplanen.
"Ansökan system kan spela en roll i att uppfylla viktiga ambitioner för att öka kompetens och öka produktiviteten", säger John Longworth, affärskoncernens generaldirektör.
Men han tillade att planer på att uppmuntra lärlingsutbildningar bör inriktas på småföretag, inte bara större företag.
"Regeringspolitiken är för närvarande alltför inriktad på stora arbetsgivare, men lika ansträngningar bör göras för att uppmuntra och stödja mindre företag att erbjuda lärlingsutbildning," sade Longworth.
Planen är en del av regeringens åtagande att skapa tre miljoner lärlingsplatser till 2020.
David Cameron har delat planer på att öka antalet lärlingsprogram som stora företag erbjuder.