Selv om Dahl startet med å studere lav, var det som økolog og plantegeograf han er mest kjent. Han tok dr.philos.-graden i 1957 med en avhandling om vegetasjonen i Rondane. Han var opptatt av innvandringshistorien til de norske fjellplantene og var en av de mest ivrige tilhengerne av overvintringsteorien.