Gjennom sin allsidige og energiske virksomhet som ordbokredaktør og språkkonsulent oppdro Dag Gundersen flere generasjoner norske språkbrukere i siste halvdel av 1900-tallet.
Dag Gundersen vokste opp i Furnes, der faren var lærer. Han tok examen artium 1947 og filologisk embetseksamen 1953 med norsk hovedfag. Deretter arbeidet han en tid i Gammelnorsk ordboksverk med tilleggsbindet til Fritzners ordbok og var universitetslektor i norsk ved University of Glasgow 1956–58.
1958 ble han stipendiat ved Det norske litterære ordboksverk. Han ble i realiteten snart dets daglige leder (formelt fra høsten 1962), og bortsett fra et års opphold ved University of Wisconsin 1961–62 var ordboksverket (i skiftende organisasjonsformer) hans faste arbeidsplass til han gikk av for aldersgrensen ved årsskiftet 1997/98. Da ordboksverket kom inn under Universitetet i Oslo som en avdeling av Norsk leksikografisk institutt 1972, ble Gundersen utnevnt til dosent i nordisk språkvitenskap. 1985 ble han professor, og han fulgte med det leksikografiske instituttet over til Institutt for nordistikk og litteraturvitenskap (INL) 1990.
Dag Gundersen gjorde seg raskt bemerket i det leksikografiske miljøet, både som leder av ordboksverkets omfattende innsamlingsarbeid og som redaktør og medredaktør av leksikografiske verker. Han tok i bruk tidsmessige metoder i arbeidet med de store forfatterskapene – i midten av 1960-årene ville det si elektrostensilering og fotokopiering i tillegg til vanlig stensilering – og han gjennomarbeidet selv hele Wergelands og Hamsuns produksjon samt flere mindre forfatterskap og en rekke eldre kilder.
1968 startet Gundersen en bredt anlagt registrering av ord fra dagens norsk i aviser og tidsskrifter. Også her viste han sin praktiske sans, ved å knytte til seg avislesende filologer over hele landet som eksterne medarbeidere og ved senere – i 1971, da datateknikk ble tatt i bruk – å utarbeide et hendig kodesystem for merking av oppslagsordene med grammatiske og andre relevante opplysninger som gjør basen søkbar fra en lang rekke innfallsvinkler. Arbeidet med dette såkalte nyordprosjektet varte til etter 1990. Til sammen rommet arkivene over eldre og nyere stoff i 2000 bortimot 4 millioner ekserpter fra 1500-tallet til nåtiden, til bruk for studenter og språk- og litteraturforskere.
Som ordbokredaktør var Gundersen meget virksom. I Wisconsin var han medredaktør av Einar Haugens store Norwegian-English Dictionary (1965), og som frukter av dette arbeidet kom Norsk synonymordbok, den første i Norge, og ordlisten Norsk ordbok. Bokmål og nynorsk, hvor ordene i de to målformene stilles opp i ett alfabet etter Haugens prinsipp. Kjent og kjær for mange er sitatordboken Bevingede ord, som bygger på et dansk verk av T. Vogel-Jørgensen med samme tittel, og hvor Gundersen som medredaktør brakte inn et stort norsk og betydelig utenlandsk materiale. Etter Bjarne Berulfsens død 1970 overtok han ansvaret for Gyldendals (senere Kunnskapsforlagets) fremmedordbok og sørget for å holde den à jour i påfølgende utgaver. 1994 kom en stor ordliste for ungdomsskolen og året etter en tilsvarende for den videregående skole.
I grenselandet mellom leksikografi og grammatikk ligger Håndbok i norsk. Skriveregler, grammatikk og språklige råd fra a til å, som er inspirert av et dansk verk, og hvor Gundersen var hovedredaktør. Leksikografisk teori har han arbeidet med bl.a. som medredaktør av pionerverket Nordisk leksikografisk ordbok. Det er også Gundersens fortjeneste at leksikografi fra 1988 har vært undervisningsfag ved Universitetet i Oslo.
Utenom leksikografien har Gundersen vært både aktiv og allsidig og gjort mye nyttig arbeid. Ved sitt institutt foreleste han i de fleste språkdisiplinene, og også andre fakulteter la beslag på Gundersen. Han gjesteforeleste i en rekke land, og her hjemme holdt han en uendelighet av kurs i praktisk norsk for offentlige etater, næringsliv og presse, vært språkkonsulent for Dagbladet 1973–81, Aftenposten 1986–90, Riksteatret fra 1977 og NRK 1991–99. Som forlags- og språkrådskonsulent har han i lengre tid pløyd igjennom mer enn 100 manuskripter i året. Med oversettelsen av Einar Haugens Language Conflict and Language Planning gjorde han et autoritativt verk om norsk språknormering og språkpolitikk tilgjengelig for norske lesere under tittelen Riksspråk og folkemål (1968).
Dag Gundersen var medlem av Norsk språkråd fra 1990 til 2000, og som formann i fagnemnda for bokmål spilte han en ledende rolle i språknormeringen gjennom et viktig tiår.
Gundersen var medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1993.