В 1947—1952 гг. учился у Виллибальда Гурлитта и Рудольфа Гербера в Гёттингенском университете. Международную известность Дальхаузу принесла профессорская диссертация (Киль, 1966; книга по материалам диссертации вышла в 1968), в которой он глубоко исследовал формирование классической мажорно-минорной тональности (в его терминологии — «гармонической тональности», нем.harmonische Tonalität), продемонстрировал её становление на образцах многоголосной музыки Средних веков, особенно же Ренессанса и барокко. С 1967 до конца жизни — профессор Берлинского технического университета. Сотрудничал с Г. Г. Эггебрехтом при подготовке 12-го издания «Музыкального словаря»Римана (1967), в терминологической части которого (нем.Sachteil) написал ряд ценных статей, главным образом, по теории музыки — «Form», «Formenlehre», «Harmonie», «Klausel», «Konsonanz und Dissonanz», «Liedform», «Tonalität», «Tonsystem», «Tactus», «Takt», «Taktstrich», «Temperatur» и др.
Главный редактор нового собрания сочинений Рихарда Вагнера (выпускается с 1970; издание продолжается). В 1977—1979 президент Немецкого музыковедческого общества. Редактор фундаментальной серии книг справочного характера «Neues Handbuch der Musikwissenschaft» (в 13 томах, 1980—1995) и «Энциклопедии музыкального театра» (Pipers Enzyklopädie des Musiktheaters, в 6 томах, 1986-97).
Учёный-энциклопедист, Дальхауз в многочисленных книгах и статьях рассматривал широчайший спектр проблем истории, теории и эстетики музыки от истоков европейской цивилизации до XX века. Наиболее известны его работы (книга и многие статьи) по истории гармонии, в первую очередь, «Исследования о происхождении гармонической тональности» (Untersuchungen über die Entstehung der harmonischen Tonalität. Kassel, 1968). Ценность представляют также его статьи, раскрывающие становление ритмической системы (от мензуральной ритмики к тактовой) новоевропейской музыки. В трудах обобщающего характера, таких как «Основания истории музыки» (нем.Grundlagen der Musikgeschichte, 1977), «Идея абсолютной музыки» (нем.Die Idee der absoluten Musik, 1978), «Музыкальный реализм. К истории музыки XIX века» (нем.Musikalischer Realismus: zur Musikgeschichte des 19. Jahrhunderts, 1982), Дальхауз опирался на опыт феноменологии и герменевтики (идеи интенциональности музыкального языка, его зависимости от языка словесных интерпретаций, заданных историческими стереотипами понимания музыки).
Труды Дальхауза переведены на многие языки. Ряд небольших статей переведён также на русский язык.
Могила Карла Дальхауза
Дальхауз похоронен в пригороде Берлина на кладбище Nikolassee.
Carl Dahlhaus. Gesammelte Schriften. Hrsg. v. Hermann Danuser, Hans-Joachim Hinrichsen und Tobias Plebuch. 11 Bände. Laaber-Verlag 2000—2007. ISBN 3-89007-235-6.
Studien zu den Messen Josquins des Prés. Dissertation. Göttingen, 1953.
Untersuchungen über die Entstehung der harmonischen Tonalität. Habilitationsschrift. Kiel, 1966; диссертация опубликована в виде монографии с тем же названием в 1968 (Kassel: Bärenreiter, 298 SS.); англ. перевод 1990; франц. перевод 1993.
Johannes Brahms: Klavierkonzert Nr. 1 d-moll op.15. München, 1965.
Musikästhetik. Köln, 1967. 152 SS.
Arnold Schönberg: Variationen für Orchester, op.31. München, 1968.
Wagners Konzeption des musikalischen Dramas. Regensburg, 1971.
(mit Lars Ulrich Abraham) Melodielehre. Köln, 1972.
Zwischen Romantik und Moderne: vier Studien zur Musikgeschichte des späteren 19.Jhs. München, 1974.
(mit Ernst Apfel) Studien zur Theorie und Geschichte der musikalischen Rhythmik und Metrik. München, 1974 (2 главы написаны Дальхаузом, остальные Апфелем; глав, написанных совместно, в книге нет). 561 SS.
Grundlagen der Musikgeschichte. Köln, 1977. 263 SS.
Die Idee der absoluten Musik. Kassel, 1978; 3te Aufl., 1994. 152 SS.
Ludwig van Beethoven: IV. Symphonie B-Dur. München, 1979.
Die Musik des 19. Jahrhunderts. Wiesbaden, 1980. VI, 360 SS. (= Neues Handbuch der Musikwissenschaft, 6).
Musikalischer Realismus: zur Musikgeschichte des 19. Jhs. München, 1982. 165 SS.
(mit J. Deathridge) Wagner. London, 1984.
(mit Michael Zimmermann) Musik zur Sprache gebracht. Musikästhetische Texte aus drei Jahrhunderten. München, 1984.
(mit Hans Heinrich Eggebrecht) Was ist Musik. Wilhelmshaven, 1985. 208 SS.
Ludwig van Beethoven und seine Zeit. Laaber, 1987. 320 SS.
(with Ruth Katz) Contemplating music. Sources in the aesthetic of music, selected, edited, annotated and introduced, with original translations. 4 vls. New York: Pendragon Press, 1987-1991. Vol. I Substance (1987); Vol. II Import (1989); Vol. III Essence (1991); Vol. IV Community of Discourse (1991).
(mit Norbert Miller) Europäische Romantik in der Musik (posthum). Stuttgart, 1999 (Bd.1), Stuttgart, 2008 (Bd.2).
Schönberg und andere: gesammelte Aufsätze zur Neuen Musik. Mainz, 1978.
Vom Musikdrama zur Literaturoper: Aufsätze zur neueren Operngeschichte. München, 1983.
Klassische und romantische Musikästhetik. Laaber, 1988.
Die Termini Dur und Moll // Archiv für Musikwissenschaft 12 (1955), SS.280-296.
War Zarlino Dualist? // Musikforshung X (1957), SS.286-291.
Harmonik; Kontrapunkt; Melodik; Musikästhetik; Rhythmik-Metrik; Tonsystem // Das Fischer Lexikon, Band 5, Musik. Hrsg. Rudolf Stephan, Oktober 1957, Frankfurt am Main.
Zur Geschichte der Synkope // Musikforschung 12 (1959), SS.385-391.
Zur Theorie des Tactus im 16. Jahrhundert // Archiv für Musikwissenschaft XVII (1960), SS.22-39.
Zur Entstehung des modernen Taktsystems im 17. Jahrhundert // Archiv für Musikwissenschaft XVIII (1961), SS.223-240.
Domenico Belli und der chromatische Kontrapunkt um 1600 // Musikforschung (1962, Nr.4), SS.322-340.
Notenschrift heute (1965)
Harmonie, Konsonanz und Dissonanz, Tactus, Takt, Tonalität, Tonartencharakter, Tonsystem etc. // Riemann Musiklexikon. 12te Aufl., hrsg. v. H.H.Eggebrecht. Sachteil. Mainz, 1967
Zur chromatischen Technik Carlo Gesualdos // Studien zur Italienisch-Deutschen Musikgeschichte, Bd.4, hrsg. v. F.Lippmann. Köln, Graz, 1967, SS.77-97.
Formprinzipien in Wagners «Ring des Nibelungen» (1969)
Geschichtliche und ästhetische Erfahrung (1969)
Klassizität, Romantik, Modernität: zur Philosophie der Musikgeschichte des 19. Jahrhunderts (1969)
Wagner und die Programmusik (1970)
Ästhetische Probleme der elektronischen Musik (1971)
Ist die Zwölftontechnik illusorisch? (1971)
Zur Kritik des ästhetischen Urteils (1971)
Adornos Begriff des musikalischen Materials (1972)
Romantische Musikästhetik und Wiener Klassik (1972)
Politische und ästhetische Kriterien der Kompositionskritik (1973)
Traditionszerfall im 19. und 20. Jahrhundert (1973)
Zur Problematik der musikalischen Gattungen im 19. Jahrhundert (1973)
Gesualdos manieristische Dissonanztechnik // Convivium musicorum. Festschrift W.Boetticher <…>, hrsg. v. H.Hüschen u. D.-R.Moser. Berlin, 1974, SS.34-43.
Liszts «Bergsymphonie» und die Idee der Symphonischen Dichtung (1975)
Was heißt Improvisation? (1979)
Musik und Jugendstil (1980)
Musikalischer Humanismus als Manierismus // Musikforschung (1982, Nr.2), SS.122-129
Warum ist neue Musik so schwer verständlich? Plädoyer für ein historisches Verständnis (1986)
Die Tactus- und Proportionslehre des 15. bis 17. Jahrhunderts // Hören, Messen und Rechnen in der frühen Neuzeit. Darmstadt, 1987, SS.333-361 (Geschichte der Musiktheorie, Bd.6).
Die maskierte Kadenz: Zur Geschichte der Diskant-Tenor-Klausel // Neue Musik und Tradition. Festschrift Rudolph Stephan. Laaber, 1990, S. 89-98.
Johann Theile: Musikalisches Kunstbuch, Kassel 1965.
Studien zur Trivialmusik des 19. Jahrhunderts, Regensburg 1967.
Das Drama Richard Wagners als musikalisches Kunstwerk, Regensburg 1970.
Richard Wagner: Klavierwerke, Sämtliche Werke Bd. 19, Mainz 1970.
Einführung in die systematische Musikwissenschaft, Köln 1971.
Richard Wagner: Werk und Wirkung, Regensburg 1971.
Beiträge zur musikalischen Hermeneutik, Regensburg 1975.
Funkkolleg Musik, Weinheim 1977-78.
mit Hans Heinrich Eggebrecht: Brockhaus-Riemann-Musiklexikon, Wiesbaden 1978/79.
Studien zur Musikgeschichte Berlins im frühen 19. Jahrhundert, Regensburg 1980.
mit Hermann Danuser: Neues Handbuch der Musikwissenschaft. Laaber 1980—1995.
mit Helga de la Motte-Haber: Systematische Musikwissenschaft, Laaber 1982.
Die Musik der fünfziger Jahre: Versuch einer Revision, Mainz 1985.
Die Musik des 18. Jahrhunderts, Laaber 1985.
mit Forschungsinstitut für Musiktheater der Universität Bayreuth unter Leitung von Sieghart Döhring: Pipers Enzyklopädie des Musiktheaters, München 1986—1997.
mit anderen: Funkkolleg Musikgeschichte: Europäische Musik vom 12. bis 20. Jahrhundert, Weinheim 1987/88.
mit Norbert Miller: Beziehungszauber: Musik in der modernen Dichtung, München 1988
mit Albrecht Riethmüller und A.L. Ringer: Beethoven: Interpretationen seiner Werke, Laaber 1994
Чередниченко Т. В. Тенденции современной западной музыкальной эстетики. Москва, 1989
Loesch H. von. Carl Dahlhaus und die geheimnisvolle Überschätzung der musikalischen Form. Warum ich immer noch Ratz lese, obwohl es Dahlhaus gibt // Musica 1 (1996), S.255–261.