I ett tal till den skotska konservativa konferensen insisterade premiärministern på att hans parti var det enda som kunde utmana nationalisterna.
Han beskrev också vad han såg som SNP:s "litany of fiasko" vid makten.
Opinionsundersökningar tyder på att de konservativa är i en kapplöpning med Labour för andra plats före majs Holyrood val.
SNP förväntas i stor utsträckning säkra en andra på varandra följande majoritet i det skotska parlamentet i valet den 5 maj, och partiet har också bildat en minoritetsregering mellan 2007 och 2011.
Nationalisterna vann alla utom tre av Skottlands 59 platser i Westminster i förra årets allmänna val, där Labour, de konservativa och liberaldemokraterna vann bara en plats var.
I sitt tal till delegaterna vid endagskonferensen i Edinburgh hävdade Cameron att Labours "kollaps" i Skottland innebar att landet "var i fara att bli en enpartistat".
Han tillade: "Vi är den part som kan utmana SNP - nu den enda part som kan utmana SNP.
"De har varit vid makten i nio år - de är etablissemanget."
Han lyfte fram "stabiliserande" siffror, "fallande" antal collegestudenter, "nedskärningar" i hjälpen för fattigare universitetsstudenter och "ofullbordade" utgifter för NHS som en av SNP:s "litany of fiasko" i regeringen.
Premiärministern fortsatte: "Det finns till och med en absurd policy för namngivna personer, som garanterar att varje barn tilldelas en vårdnadshavare - även om de har föräldrar; även om de inte har något behov av detta extra skikt av byråkrati.
"Jag ska berätta för dig vem som behöver en förmyndare - någon att hålla dem i schack - det är SNP.
"Och det faller på oss, de konservativa, det enda parti som är lämpligt att avslöja dessa utsvävningar, out-of-touch, dogmatiska, odugliga nationalister för vad de verkligen är."
Konferensen kommer också att höras av försvarsminister Michael Fallon, som förväntas förnya sitt angrepp på Labour om dess divisioner mot Trident.
Och den skotske konservativa ledaren Ruth Davidson kommer att uppmana SNP att åta sig en ny NHS-finansieringsgaranti i sitt tal till delegaterna.
Sophia Davidson kommer att säga att NHS-budgetarna bör öka med det högre av antingen 2 % eller hela den ytterligare finansieringen av Barnett-formeln till Skottland, till följd av ökade utgifter för NHS i England.
Hon kommer också att säga att hälsoutgifterna i Skottland endast ökade med 1 procent i reala termer mellan 2010 och 2015, jämfört med en ökning med 7 procent i England.
Ms Davidson kommer att betona att de flesta patienter har en god erfarenhet av NHS, och kommer att beskriva hur hon nyligen träffade en pensionerad kirurg som hon krediterar med att rädda sitt liv på sjuka barn sjukhuset i Edinburgh när hon blev påkörd av en lastbil vid fem års ålder.
Men hon kommer att säga att trycket på områden som allmän praxis och rekrytering bara blir mer intensiv, och kommer att anklaga SNP för att "svikta för att ta hand om" NHS under sin tid i regeringen.
Och hon kommer att tillägga: "Det finns ingen väg runt detta: om vi vill upprätthålla vår NHS till de standarder vi med rätta förväntar oss, då måste ökade utgifter vara en del av lösningen."
Endast Tories kan utmana SNP och förhindra att Skottland blir en "en partistat", har David Cameron sagt.