Dalén a fait ses études et soutenu son doctorat à la Chalmers tekniska högskola à Göteborg.
Il a reçu le prix Nobel de physique de 1912 pour son travail sur les bouées à gaz à contrôle automatique.
Ce prix a donné lieu à une controverse. Il est en un sens plus proche des souhaits formulés par Alfred Nobel que la plupart des autres prix de physique. Dalén a travaillé dans la chimie de l'acétylène pour obtenir une lumière très forte, développé des méthodes de stockage sûres, et a ensuite inventé une valve contrôlée par le Soleil, de sorte que les bouées ne fonctionnent que la nuit, ce qui prolonge leur durée de vie à une année environ. Pour les pays de la Scandinavie, avec leurs longues côtes, ces bouées à longue vie étaient une contribution majeure à la sécurité.
Dalén est devenu aveugle suite à une explosion accidentelle l'année même où il a reçu son prix Nobel. Malgré sa cécité, il a gardé le contrôle de AGA jusqu'en 1937.