Cameron pidió que los escoceses usen la mente y el corazón cuando voten la próxima semana. Les recordó la historia compartida y los lazos con Inglaterra, Gales e Irlanda del Norte, evocando la Segunda Guerra Mundial y la lucha contra Hitler.
También advirtió que si Escocia se independiza, no podrá mantener la libra como moneda, se perderán empleos y la seguridad se debilitará. "Se me rompería el corazón si esta familia de naciones se despedaza", dijo Cameron, en Edimburgo.
Si Escocia vota a favor de la independencia, el trabajo de Cameron estará en riesgo antes de las elecciones, previstas para mayo de 2015.
Para alivio de quienes abogan por la unión, un sondeo publicado el miércoles en la tarde mostró que un 53 por ciento de los escoceses votaría en contra de separarse de Reino Unido, mientras que un 47 por ciento optaría por la independencia, sin cambios desde un sondeo realizado el 28 de agosto.
Las cifras de la encuesta, que fue realizada por Survation para el Daily Record, excluyeron a un 10 por ciento de indecisos.
Cameron, el líder de la oposición Ed Miliband y el líder liberaldemócrata Nick Clegg visitaron Escocia el miércoles y pidieron a los escoceses que no rompan su unión de 307 años con Inglaterra, visita que fue calificada por el primer ministro escocés y líder nacionalista, Alex Salmond, como una señal de pánico.
El primer ministro dijo a los escoceses que la separación sería para siempre. "Esto no es una decisión sobre los próximos cinco años, sino que es sobre el próximo siglo", advirtió.
Cameron ha estado, hasta ahora, en gran parte ausente del debate, después de admitir que con su contexto político e ideario de centroderecha no es la mejor persona para persuadir a los escoceses, que normalmente son más izquierdistas que los ingleses.
Las consecuencias de una separación podrían ser inmensas, dada la posición de Reino Unido como una economía del G8, uno de los principales miembros de la OTAN y de la Unión Europea, y de su cargo como miembro permanente del Consejo de Seguridad de Naciones Unidas.
Cameron reiteró la promesa de darle más facultades administrativas a Escocia si sus habitantes votan por la opción "No". "Será de verdad lo mejor de los dos mundos", aseguró.
En un artículo de opinión publicado en el diario Daily Mail, Cameron dijo: "No queremos que esta familia de naciones se despedace". Y advirtió que "si Reino Unido se rompe, se rompe para siempre".
Tras el referéndum, Reino Unido y Escocia se enfrentarían a 18 meses de conversaciones sobre cómo hacer el reparto de todo, desde el petróleo del mar del Norte y la libra esterlina, hasta la integración en la Unión Europea y la principal base nuclear británica submarina de Faslane.
Las naciones británicas han compartido la misma monarquía desde 1603. La unión formal creó el Reino de Gran Bretaña en 1707, conocido hoy como el Reino Unido de Gran Bretaña e Irlanda del Norte, que incluye a Inglaterra, Irlanda del Norte, Escocia y Gales.