Dahl har arbeidet som forsker, seniorforsker og forskningssjef ved Industriøkonomisk institutt, Senter for anvendt forskning og Samfunns- og næringslivsforskning. I 1988–1989 var han visiting scholar ved University of California, Berkeley. Hans forskningsfelt er arbeidsmarkeds-, helse- og velferdsforskning, og han har publisert i internasjonale tidsskrifter som bl.a. , og . I årene 2008–2013 var han ansatt ved Forskningsadministrativ avdeling ved Universitetet i Bergen som assisterende forskningsdirektør (2008–2009) og som forskningsdirektør (2009–2013). Dahl har hatt styreverv ved blant annet Høgskolen i Bergen (2015–2016), Senter for økonomisk forskning ved NTNU (2015–2020), Det samfunnsvitenskapelige fakultetet ved Universitetet i Bergen (2017–2025) og Senter for velferds- og arbeidslivsforskning ved OsloMet (2019–2027), og var medlem av regjeringens utvalg om økonomiske overføringer og sysselsetting (Kleppe II utvalget, NOU 1993: 11 Mindre til overføringer – mer til sysselsetting).