Fra 1937 til 1939 var Munthe-Dahl stabssjef for Hærens flyvåpen, og han ble utnevnt til sjef for Jagervingen på Fornebu den 20. oktober 1939. Medvirkende årsak til utnevnelsen var Munthe-Dahls avhandling «Oslos luftforsvar stilt overfor et moderne luftangrep.» Han fikk Norsk Militært Tidsskrifts sølvmedalje for denne avhandlingen.