Indossatrice di moda, Arlene Dahl si fece notare dai produttori di Hollywood partecipando ad un concorso di bellezza. Il suo primo impegno di rilievo, dopo un modesto debutto nel 1949, è Il regno del terrore di Anthony Mann, del 1949. La sua bellezza la rese adatta a ruoli di eroine in film di avventure e in intrecci sentimentali: in una filmografia non molto ricca, il ruolo migliore è stato forse quello della moglie ambiziosa di Van Heflin in Il mondo è delle donne. Ha abbandonato il cinema verso la fine degli anni '60 per lavorare in teatro e in televisione.

Le cronache rosa ricordano i suoi due amori celebri, con Lex Barker e con Fernando Lamas (dal quale ebbe il figlio Lorenzo che ha cominciato a calcare le scene come attore di televisione).

Ho sposato 40 milioni di donne (1964)
Viaggio al centro della Terra (1959)
La legione del Sahara (1953)