Van 1803 tot 1809 voltooide Dahl een opleiding tot decoratieleer in Bergen (Noorwegen). In 1811 verhuisde hij naar Kopenhagen en studeerde hij aan de Koninklijke Deense Kunstacademie en studeerde hij onder Christian August Lorentzen. In 1818 verhuisde hij naar Dresden.

In juni 1820 trouwde hij met Emilie von Block (dochter van de conservator Heinrich von Block en Caroline von Bege). Emilie von Block stierf in haar kraambed in 1827. In januari 1830 trouwde Dahl met zijn leerling Amalie von Bassewitz, die ook eind 1830 in het kraambed stierf. Dahl had in totaal vijf kinderen, waarvan er slechts twee de peuterleeftijd overleefden, dit waren zijn zoon Siegwald Johannes Dahl (1827-1902) en de dochter Caroline Elisabeth Dahl, later Bull (geboren 1822).

In Dresden, waar hij in hetzelfde huis als Caspar David Friedrich woonde, werd Dahl lid (1820) en tevens docent aan de Kunstacademie van Dresden in 1824.

Dahl ondernam diverse reizen binnen Europa, in 1821 sloot hij zich een kort aan bij de cirkel rond Bertel Thorvaldsen in Rome. Ook reisde hij diverse keren terug naar zijn thuisland Noorwegen en in 1847 reisde hij met zijn zoon Siegwald naar Parijs en Brussel.

Dahl stierf op de 14 Oktober 1857 en werd begraven op het Eliasfriedhof in Dresden. Op 29 mei 1934 werden zijn lichamelijke overblijfselen overgebracht naar zijn geboorteplaats in Bergen.