Participó en dos Juegos Olímpicos de Invierno, en los años 2014 y 2018, obteniendo tres medallas en Pyeongchang 2018, oro en las pruebas de velocidad y persecución y bronce en la carrera individual.[1][4]
Ganó quince medallas en el Campeonato Mundial de Biatlón entre los años 2015 y 2019.[5][3]
En la Copa del Mundo de Biatlón obtuvo dieciocho victorias y 53 podios en total.[6] Ganó la clasificación general de la Copa del Mundo en 2017.[7]
Se retiró de la competición en 2019. Ese mismo año ingresó en la cadena ZDF como comentadora deportiva.[8]
En 2017 fue nombrada «Deportista femenina del año» en su país[1] y fue elegida «Esquiadora del año» por la Federación Alemana de Esquí.[9] En 2018 recibió el premio Silbernen Lorbeerblatt[10] y fue nombreda ciudadana de honor de Garmisch-Partenkirchen.[11] En 2021 fue distinguida con la Orden del Mérito de Baviera.[12]
Aparte de su carrera como biatleta, era una aficionada del montañismo. En 2023 obtuvo la certificación estatal como guía de montaña y esquí.[13] Llegó a escalar numerosos picos, como el Alpamayo en los Andes peruanos (2017),[14] el Damavand en Irán (2019),[15]
el Mont Blanc y el Matterhorn de los Alpes (2021),[16] el pico Korzhenevskaya en el Pamir tayiko (2023) y el Ama Dablam en el Himalaya (2024).[17]
A finales de julio de 2025 emprendió el ascenso del pico Laila en la cordillera del Karakórum pakistaní. Fue golpeada por una avalancha de rocas y cayó en un nicho entre las paredes del pico, perdiendo el conocimiento.[2] Después de que los equipos de salvamento intentaran rescatarla sin éxito y debido a las condiciones meteorológicas adversas y al difícil acceso al lugar donde se hallaba, se decidió suspender el rescate, cumpliendo la voluntad expresa de la deportista de no arriesgar vidas en una situación como esa. Sus representantes anunciaron que Dahlmeier seguramente había fallecido el día del accidente, el 28 de julio.[18][19]