Hans tredje og siste periode kom da han ble gjenvalgt ved Stortingsvalget 1965, hvor han var varamedlem i valgkomiteen og medlem av sosialkomiteen. Samtidig var han også varasekretær ved Odelstinget fra 1956 til 1961. Otto Dahl døde i januar 1978 i en alder av 63 år og ble begravet i hjembyen Hamar.