Dahlström a attiré l'attention internationale en 1998, après avoir joué le rôle de "Elin" dans le film Fucking Åmål. Pour cela, elle a remporté en 1999 le Guldbagge Award de la meilleure actrice, avec Rebecca Liljeberg. Malgré de nombreuses offres pour jouer dans d'autres films, elle a refusé, déclarant qu'elle voulait se concentrer sur la fin de ses études.
Lorsqu'on lui a demandé une fois quand elle était plus jeune ce qu'elle voulait être quand elle serait grande, Dahlström a déclaré : « Serial killer, ou rockstar »[1].
En 2002, Dahlström a travaillé comme assistante réalisateur et traductrice de russe au côté du réalisateur Lukas Moodysson sur son film Lilya 4-ever.
En 2007, Dahlström a joué un petit rôle dans le feuilleton hollandais Goede tijden, slechte tijden sur RTL 4, celui d'une étudiante d'échange suédoise nommée Skylar Nilsson. Le 18 avril 2008, elle est revenue dans ce rôle pour une courte durée.
