2005 Oberstdorfin MM-hiihdoissa Dahlberg sijoittui sprintissä neljänneksi. 4. helmikuuta 2006 hän saavutti Davosissa ensimmäisen maailmancupin osakilpailuvoittonsa, sprintissä. Samana kevättalvena hän 2006 Torinon olympialaisissa voitti yhdessä Lina Anderssonin kanssa sprintin perinteisen tyylin parikilpailussa olympiakultaa. Henkilökohtaisessa sprintissä hän oli kymmenes. Sapporon MM-kilpailuissa 2007 hän sijoittui sprintissä neljänneksi ja Liberecissä 2009 viidenneksi. Parisprintissä hän saavutti hopeaa. Vancouverin olympialaisissa 2010 hän oli sprintissä neljäs ja 30 kilometrillä yhdeksäs. Samalla kaudella hän voitti Tukholman maailmancup-sprintin.