İsveç başbakanı (1914-1917) ve Nobel Vakfı başkanı (1929-1947) Hjalmar HammarskjöId'ün oğlu olan Dag HammarskjöId, Uppsala ve Stokholm üniversitelerinde hukuk ve iktisat öğrenimi gördü. 1933-1936 arasında Stokholm Üniversitesi'nde siyasal iktisat dersleri verdi. Ardından Maliye bakanlığında daimi müsteşar olarak devlet hizmetine girdi, daha sonra da İsveç Merkez Bankası yönetim kurulu başkanı oldu. 1947'den sonra Dışişleri Bakanlığı'nda görev yaptı. 1951'de BM Genel Kurulu'ndaki İsveç delegasyonunun başkan yardımcılığına, 1952'de de başkanlığına getirildi. Norveçli Trygve Lie'nin BM genel sekreterliğinden istifa etmesinden beş ay sonra, 10 Nisan 1953'te beş yıl süreyle bu göreve seçildi. Eylül 1957'de yapılan seçimle beş yıllık bir dönem için yeniden aynı göreve getirildi.

Genel sekreterliğinin ilk yıllarında ağırlıklı olarak Ortadoğu'da İsrail ile Arap devletleri arasındaki savaş ve savaş tehlikesi konularıyla ilgilendi. 1957 Nobel Barış Ödülü'nün sahibi, Kanadalı devlet adamı Lester Pearson'la birlikte, 1956'da patlak veren Süveyş Krizi'nin çözülmesi için yürütülen çalışmalara katıldı. Ayrıca 1958'de Lübnan ve Ürdün'de baş gösteren bunalımın çözümünde önemli rol oynadı.

Belçika Kongosu'nun 30 Haziran 1960'ta bağımsızlığını kazanmasından kısa bir süre sonra başlayan ve bütün ülkeyi saran karışıklıkları durdurmak amacıyla bölgeye BM'ye bağlı birlikler gönderdi. Sovyetler Birliği Eylül 1960'ta HammarskjöId'ün bu kararını şiddetle eleştirerek genel sekreterlikten istifa etmesini ve bu görevin Batılı,sosyalist ve tarafsız ülkelerin temsilcilerinden oluşan üç kişilik bir kurula (Troyka) devredilmesini istedi. HammarskjöId Kongo'dan ayrılarak bağımsızlığını ilan eden Katanga eyaleti başkanı Moise Tshombe'yle ülkede barış sağlanması için görüşmelerde bulunmak üzere Kongo'ya giderken meydana gelen bir uçak kazasında öldü.