Дальстром начал свою хоккейную карьеру в школе Саут Хай Скул в Миннеаполисе,[1] после чего перешёл в профессиональный хоккей, выступая в Центральной хоккейной лиге (CHL) за Миннеаполис Миллерс. После второго сезона в составе «Миллерс» Дальстром попытался попасть в НХЛ, приняв участие в тренировочном лагере Бостон Брюинз, но не прошёл отбор. Он вернулся в «Миллерс» и провёл свой лучший сезон в команде, набрав 28 очков в 43 матчах.[2][3] После третьего сезона в Миннеаполисе он перешёл в Сент-Пол Сэйнтс, где улучшил результат до 36 очков в 44 матчах и был включён во вторую символическую сборную CHL.[3] В следующем сезоне «Сэйнтс» перешли в Американскую хоккейную ассоциацию (AHA), где Дальстром в первом же сезоне забросил 20 шайб и набрал 43 очка в 46 матчах, а также был включён в первую символическую сборную AHA.[3] В это время владелец Чикаго Блэк Хокс Фредерик Маклафлин искал американских игроков для своей команды.[1] Изначально его интересовал одноклубник Дальстрома Оскар Хансон, однако главный тренер «Блэк Хокс» Билл Стюарт убедил его подписать контракт именно с Дальстромом.[4] В 1936 году Дальстром прошёл предсезонный сбор «Блэк Хокс», но не попал в основной состав.[2] Он провёл ещё один сезон в «Сэйнтс», после чего был выбран «Чикаго» на межлиговом драфте 9 мая 1937 года.[3]
В сезоне 1937/38 Дальстром дебютировал в НХЛ. В свой первый сезон он забросил 10 шайб и набрал 19 очков в 48 матчах, став обладателем Колдер Трофи как лучший новичок лиги и первым американцем, получившим эту награду.[2][5] В том сезоне «Чикаго» завершил регулярный чемпионат с результатом 14–25–9, но всё же вышел в плей-офф, опередив Детройт Ред Уингз на два очка в Американском дивизионе.[6] В первом раунде плей-офф «Блэк Хокс» обыграли Монреаль Канадиенс в серии до двух побед — 2:1.[7] Во втором раунде соперником стала команда Нью-Йорк Американс. После поражения в первом матче «Чикаго» оказался на грани вылета, а второй матч перешёл во второй овертайм при счёте 0:0. На 13-й минуте второго овертайма Дальстром забросил победную шайбу, принеся команде победу.[8] В следующей игре «Блэк Хокс» вновь победили и вышли в финал Кубка Стэнли.[7] В финале соперником стала фаворит турнира — Торонто Мейпл Лифс.[9] «Чикаго» повёл в серии 2:1.[7] В четвёртом матче Дальстром открыл счёт, а его команда выиграла 4:1 и завоевала Кубок Стэнли, став одной из самых неожиданных чемпионских команд в истории НХЛ.[1][9] Дальстром стал одним из восьми американцев в составе чемпионов — этот рекорд продержался до 1995 года.[10]
В последующие три сезона он в среднем набирал по 25 очков за 44 матча.[11] В плей-офф 1940/41 «Чикаго» не выигрывал ни одной серии с момента чемпионства. В первом раунде против Монреаль Канадиенс команды обменялись победами, а в решающем третьем матче Дальстром оформил дубль, принеся победу «Блэк Хокс» со счётом 3:2.[1] В следующем раунде «Чикаго» уступил Детройт Ред Уингз.[12] Через три года, в сезоне 1943/44, Дальстром оформил свой первый хет-трик в матче против Нью-Йорк Рейнджерс, а спустя три месяца повторил достижение вновь против «Рейнджерс».[13] Этот сезон стал для него самым результативным по количеству матчей, голов, передач и очков. Однако уже в следующем сезоне он повторил свой антирекорд по набранным очкам.[11] По окончании сезона 1944/45 был обменян в Сиэтл Айронмен из Тихоокеанской хоккейной лиги (PCHL) за денежную компенсацию,[3][14] но так и не сыграл за команду, завершив карьеру.[4] В 1973 году Дальстром был включён в Зал хоккейной славы США в числе первых.[15] Дальстром скончался 19 декабря 1998 года в возрасте 85 лет.[16]