Efter examen från Sibelius-akademin i Helsingfors engagerades Dan Karlström av flera hus i Tyskland innan han slutligen blev fast medlem i ensemblen på Opera Leipzig. Han är en välkommen gäst vid välrenommerade hus som Semperoper Dresden, Berlins statsopera, Finlands nationalopera, Grand Théâtre de Genève, samt Bayreuth-festivalen och Savonlinna Opera Festival.
Han har arbetat med dirigenter som Esa-Pekka Salonen, Marc Albrecht, Ulf Schirmer, Hannu Lintu, Asher Fisch och Sakari Oramo och med regissörer som Peter Sellars, Claus Guth och Robert Carsen.
Höjdpunkter från de senaste säsongerna är Mime i Ringen, de fyra tjänarna i Hoffmanns äventyr, Luzio i Das Liebesverbot, Häxan i Hans och Greta, Monostatos i Trollflöjten, Don Basilio i Figaros bröllop, Prinsen i Lulu och Jägaren i Rusalka på Opera Leipzig, Goro i Madame Butterfly på Staatsoper Unter den Linden, Don Basilio i Figaros bröllop och Wirt i Rosenkavaljeren på Semperoper Dresden, titelrollen i Zemlinskys Der Zwerg vid Theatre Chemnitz, Mime i Rhenguldet och de fyra tjänarna i Hoffmanns äventyr på Finlands nationalopera, samt Don Basilio i Figaros bröllop, Goro i Madama Butterfly och Kimmo i Sallinens Kullervo på operafestivalen i Savonlinna.
Under säsongen 2020/21 kommer Karlström, förutom flera roller på Opera Leipzig, åter ikläda sig rollen som Mime i Siegfried, inte bara på GöteborgsOperan utan även i Leipzig och i Helsingfors. Han kommer också göra Styrman i Den flygande holländaren i Tammerfors.