Torstein Dale var sønn av fabrikkarbeider Albert Martin Dale (1880–1959) og Oline Neset (1878–1954). Han tok tok examen artium i 1927, studerte deretter medisin og var cand.med. i 1934. Han arbeidet deretter som lege og så for seg en karrière som forsker, han hadde spesiell interesse for nyrebarken og det indresekretoriske system.