Dahl var udenomsægteskabelig datter af arkitekt Gustaf Dahl og bagerjomfru Emma Nilsdotter, voksede op hos plejemoderen Emma Kjärr, men flyttede som stor pige tilbage til sin biologiske mor og begyndte i pigeskole. Som en af den første generation af kvindelige studenter fra Stockholms Högskola blev hun fil. kand. med naturvidenskab som hovedfag i 1908 og arbejdede som lærerinde indtil 1913. Hun giftede sig i 1914 med Knut Jaensson, der i 1930’rne som toneangivende kritiker blev en af den nye litteraturs bannerførere. Deres hjem blev samlingssted for de unge modernistiske forfattere.
Allerede fra debutromanen Generalsgatan 8, 1935, viser Tora Dahl sin evne til psykisk indlevelse i udsatte personers sjæleliv. Den næste roman Inkvartering, 1937, handler om en kvindes usikkerhed, og i Avdelning II, sal 3, 1948, og Det som har varit, 1952, beskriver hun kvinder i et hospitalsmiljø. Sit gennembrud og sin store betydning for svensk litteratur fik hun dog med den særprægede selvbiografiske erindringsserie på 19 bind, som hun udgav mellem Fosterbarn, 1954, og Återseende, 1980.
Udvalgt litteratur om forfatteren
Lars Bäckström: "Tora Dahl om skabelse och syndafall i samlingen Tuppen och solfågeln" i: Lars Bäckström: Att läsa litteratur, 1995
Ruth Halldén: "Böckerna om Gunborg" i: Tora Dahl 9/6 1966, 1966
Cheri Register: Kvinnokamp och litteratur i USA och Sverige, 1977
Mabel Runeborg: En gång skola de se mig. En psykoanalytisk studie av Tora Dahls självbiografiska Gunborg-serie med sårskilt hänsyntagen tilt modem objektrelationsteori, 1987
