Dahl var utomäktenskaplig dotter till arkitekt Gustaf Dahl och bagerskan Emma Nilsdotter. Hon växte upp hos fostermodern Emma Kjärr, men flyttade senare tillbaka till sin biologiska mor och började flickskola. Som en av de första i en generation av kvinnliga studenter vid Stockholms Högskola blev hon fil kand med naturvetenskap som huvudämne 1908. Till 1913 arbetade hon sedan som lärarinna. 1914 gifte hon sig med Knut Jaensson, vilken på 1930-talet som tongivande kritiker blev en av den nya litteraturens banerförare. Deras hem blev en samlingsplats för de unga modernistiska författarna.
Redan i sin debutroman Generalsgatan 8, 1935, visade Tora Dahl sin förmåga till psykisk inlevelse i utsatta personers själsliv. Nästa roman, Inkvartering, 1937, handlar om en kvinnas osäkerhet, och i Avdelning II, sal 3, 1948, och Det som har varit, 1952, beskriver hon kvinnor i sjukhusmiljö. Sitt genombrott och sin stora betydelse för svensk litteratur fick hon dock med sin särpräglade självbiografiska memoarserie i 19 band som hon gav ut mellan romanerna Fosterbarn, 1954, och Återseende, 1980.
Litteratur om författaren: ett urval
Lars Bäckström: "Tora Dahl om skapelse och syndafall i samlingen Tuppen och solfågeln" i: 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 särskild hänsyn tagen till modern objektrelationsteori, 1987
