В 1977 году Лундгрен выиграл титул чемпиона Швеции, который удерживал три года, а в 1979 году принял участие в чемпионате мира. Несмотря на то, что на тот момент у Лундгрена был только зелёный пояс, а на чемпионате минимальным требованием было наличие коричневого пояса, Дольф приписал себе лишнюю степень мастерства на регистрации участников и позаимствовал пояс у кого-то из товарищей. Нокаутировав двух противников, Дольф вышел на фаворита турнира — японца Макоту Накамуру, опытного бойца с чёрным поясом второй степени, который был тяжелее молодого шведа на 17 килограммов. В тяжёлом бою Накамура неоднократно использовал «грязные» приёмы, но даже при этом сумел выиграть только в дополнительном раунде спорным судейским решением. Этот бой стал самым тяжёлым для Накамуры, который в итоге выиграл чемпионат. Сам Дольф, несмотря на проигрыш, был очень доволен своим выступлением и через год стал капитаном сборной Швеции по карате. В 1980 году Лундгрен завоевал самый значительный титул в своей спортивной карьере, победив на открытом чемпионате Великобритании, который и защитил год спустя.

По окончании школы Лундгрен отправился в США. Получив предложения стипендии, Дольф изучал химию в Вашингтонском университете и университете Клемсон, но вскоре вернулся обратно в Швецию для прохождения действительной срочной службы в Шведских вооружённых силах. После призыва он был направлен на прохождение курса тактико-специальной, специальной физической и водолазной подготовки в Учебный центр сил специального назначения шведского флота, который окончил в 1979 году. После этого Лундгрен был определён на службу в 1-й полк морской пехоты Швеции (швед. Amfibieregementet), где служил в подразделении подводных диверсионных сил и средств (швед. Kustjägare). Однако прослужить весь положенный срок в подразделении боевых пловцов ему было не суждено: в ходе службы он получил серьёзную физическую травму, которая препятствовала дальнейшей службе в боевом подразделении. Лундгрен ушёл из подразделения в звании капрала и был направлен дослуживать «на берег», будучи переведённым обратно в Учебный центр специального назначения флота. Так или иначе, но комиссован по состоянию здоровья Лундгрен не был, и уволился по окончании положенного срока службы.

Уволившись в запас, Дольф поступил в Королевский технологический институт в Стокгольме и получил диплом бакалавра химического машиностроения. В 1982 году Лундгрен получил диплом магистра химического машиностроения в Сиднейском университете, а в 1983 — стал стипендиатом программы Фулбрайта Массачусетского технологического института (MIT), открывавшей путь к званию доктора наук. Однако в Бостон, где находится MIT, Лундгрен так и не уехал: во время учёбы в Сиднейском университете Дольф подрабатывал вышибалой в ночном клубе, где был замечен певицей Грейс Джонс, приехавшей с концертом. Впечатлённая физическими данными Лундгрена, Джонс наняла его в качестве телохранителя. Впоследствии между ними сложились очень близкие отношения, и вместо Бостона Лундгрен отправился в Нью-Йорк.

Приехав в Нью-Йорк, Лундгрен поселился в квартире Джонс и попытался пробиться в модельный бизнес, где наткнулся на отказ, поскольку «был слишком высок и мускулист». Тогда Дольф устроился вышибалой в манхэттенский ночной клуб «The Limelight», обустроенный в бывшем здании епископальной церкви, где его коллегой стал Чезз Палминтери. Днём Лундгрен посещал курсы актёрского мастерства в школе Уоррена Робертсона, позже сказав, что «жизнь в Нью-Йорке открыла моим шведским глазам разнообразие людей и стилей жизни, преимущественно в искусстве. Я тусовался с Энди Уорхолом, Китом Харингом, Иман и Стивом Рубеллом; танцевал в „Студии 54“ и учился актёрскому мастерству с Энди Макдауэлл и Томом Халсом». Благодаря своим физическим данным и «нордической» внешности Лундгрен выделялся в толпе, и друзья воодушевляли его попробовать себя в кино. Несмотря на то, что Дольф проучился две недели в MIT, в итоге он всё же поддался на уговоры.

В «Универсальном солдате» (1992 год) Лундгрен вернулся к роли отрицательного персонажа, сыграв американского солдата-садиста Эндрю Скотта. Сержант Скотт, издевающийся над мирными вьетнамскими жителями, погибает от руки однополчанина Люка Деверо (Жан-Клод Ван Дамм), но перед смертью успевает застрелить последнего. Впоследствии оба солдата реанимируются учёными в рамках секретного проекта для выполнения особых заданий, но Скотт выходит из-под контроля, и Деверо должен его остановить. На премьере фильма в Каннах Ван Дамм и Лундгрен чуть не разодрались, но были вовремя растащены охранниками. Лундгрен впоследствии подтвердил, что это был всего лишь рекламный трюк, и если бы он хотел ударить Жан-Клода, то сделал бы это молча, что привело бы к печальным последствиям для бельгийского актёра. «Универсальный солдат» на тот момент стал самым кассовым фильмом с участием Лундгрена после «Рокки 4»: при бюджете в 23 миллиона долларов суммарные сборы составили 101 миллион (36 миллионов в США и 65 миллионов в мире). Впрочем, критики и тут не рассыпались в похвалах, называя фильм «клоном Терминатора 2» и «типичным, бессмысленным боевиком». Известный критик Роджер Эберт сказал: «Неблагодарное это занятие — играть тупых качков, которые дерутся на протяжении всего фильма, обмениваясь односложными глупостями».

После «Универсального солдата» карьера Лундгрена пошла на спад: Дольф стал сниматься в фильмах, которые почти не пользовались популярностью среди как зрителей, так и критиков, которые и ранее его не чествовали. К таким работам относятся «Дерево Джошуа», «Солдаты фортуны» и «Чемпион» («Пятиборец»), собравшие незначительную кассу и негативные отзывы. Впрочем, за роль в «Чемпионе» Лундгрен получил награду, хоть и весьма своеобразную. Для большей достоверности образа Дольф прошёл подготовку в составе олимпийской сборной США по пятиборью и был назначен её капитаном на Олимпиаде-1996. В задачи Лундгрена, не участвовавшего в официальных соревнованиях, входили координация взаимодействий с Олимпийским комитетом США и популяризация спорта в целом.

Несколько выделился футуристический киберпанк «Джонни-мнемоник» с участием Киану Ривза и Такэси Китано, однако не с позитивной стороны. Действие фильма разворачивается в антиутопичном технократическом мире будущего, где власть корпораций и всепроникающие информационные технологии сочетаются с социальным расслоением, нищетой, преступностью. Герой Ривза — курьер, чей мозг используется как контейнер для транспортировки ценной информации — получает данные, угрожающие могуществу корпорации «Фармакон», и глава организации (Китано) нанимает религиозного убийцу (Лундгрен) для ликвидации курьера. Снятый в Канаде, фильм провалился в прокате, собрав 19 миллионов долларов против 26-миллионного бюджета. Критические отзывы были преимущественно негативными: Роджер Эберт отозвался о фильме как о «глупом выпаде современного кино, не заслуживающем даже наносекунды серьёзного осмысливания». По шкале Rotten Tomatoes фильм немного превзошёл «Красного скорпиона», набрав всего 14 процентов.

В дальнейших фильмах, снятых в период с 1997 по 2008 год, Лундгрен работал с малоизвестными актёрами и режиссёрами, в результате чего ни одна из картин не обрела широкой популярности. Несмотря на восторженные отзывы относительно физической формы Лундгрена, содержание фильмов и актёрская игра вызывали негативные отзывы вроде «очередная бредятина от Лундгрена» или саркастические ремарки по типу «Дольф обеспечил себе бессмертие в фильмах, миновавших кинотеатры». Позитивных отзывов удостоился лишь фильм «Миротворец» о майоре ВВС США, который должен предотвратить убийство президента и остановить ядерный взрыв. Лундгрен также пробовался на роль непобеждённого гладиатора Тигриса из Галлии в блокбастере «Гладиатор», но, по словам режиссёра фильма Ридли Скотта в интервью телеведущему Джею Лено, «как актёр, он не подошёл к тому, чего мы пытались достичь».

Несмотря на изобилие работ (в период с 1997 по 2008 годы Лундгрен снялся в 17 фильмах), ни одна из них не получила большого количества позитивных отзывов и не завоевала зрительской любви. Комедия «Толстушки» вообще попала в список 100 худших фильмов за историю кино на сайте IMDb. Формирование собственной кинокомпании «Thor Productions» и работа на съёмочной площадке в качестве режиссёра, результатом которой в этот период стали четыре картины, также не принесли Дольфу похвальных отзывов, не говоря уже о наградах. Исключение составил только «Механик»: с ремаркой «Лундгрен не совсем Клинт Иствуд, когда дело доходит до режиссуры и актёрской игры» фильм был описан критиками как «раздача смертей от нордического Левиафана» и как «вся серьёзная перестрелка, которую ты хочешь видеть в пятницу вечером». Здесь весьма примечательно сравнение с Иствудом, так как Лундгрен является большим поклонником Клинта, и по этой причине сам снял «современный вестерн» — «Миссионер». Впрочем, ни «Миссионер», ни другие два фильма Лундгрена («Защитник» и «Бриллиантовые псы», снятый совместно с Шимоном Дотаном) не получили широкого признания.

Помимо Грейс Джонс, Лундгрен встречался с фотомоделями Полой Барбьери, Дженис Дикинсон и Стефани Адамс, а также актрисами Самантой Филлипс и Лесли Энн Вудворд.

В 1990 году Лундгрен познакомился с дизайнером ювелирных украшений, шведкой Анетт Квиберг, с которой начал встречаться, и в 1993 году, во время пресс-тура фильма «Универсальный солдат», сделал ей предложение. В 1994 году состоялась свадьба, после которой новобрачные отправились в медовый месяц в Марракеш. После возвращения супруги обосновались в Марбелье, Испания, где и проходила их свадьба.
В 1996 году у четы родилась дочь Ида Сигрид Лундгрен, а в 2001 — Грета Эвелин Лундгрен. Именно для того, чтобы дать детям «нормальное детство», Лундгрен и Квиберг предпочли жить вдали от Голливуда. В мае 2009 года на виллу Лундгрена вломились трое грабителей в масках, которые связали находившуюся дома Анетт, но сбежали, когда увидели, что дом принадлежит Лундгрену. Позже Лундгрен утверждал, что грабители были из Восточной Европы, и пытался найти их через свои связи, но это ему не удалось.

В 2011 году Лундгрен и Квиберг объявили о разводе, причём на тот момент супруги уже жили раздельно. Шведские СМИ сообщили, что церемонию вручения Оскаров в 2011 году Лундгрен уже посетил с новой подругой.

Режиссёр:

2004 — «Защитник»
2005 — «Механик»
2007 — «Бриллиантовые псы» (со-режиссёр)
2007 — «Миссионер»
2009 — «Опасная гастроль»
2010 — «Машина для убийств»

Сценарист:

2005 — «Механик»
2007 — «Миссионер»
2009 — «Опасная гастроль»
2015 — «Работорговля»

Продюсер:

1994 — «Чемпион» (исполнительный продюсер)
2007 — «Бриллиантовые псы» (исполнительный продюсер)
2012 — «Тайник» (исполнительный продюсер)
2013 — «Битва проклятых» (исполнительный продюсер)
2013 — «Гонка»
2014 — «Некая справедливость»
2015 — «Работорговля»

Известные гонорары:

Гонорары приведены в соответствии с данными IMDb.

1995 — «Стрелок» — ₣ 15 000 000
1997 — «Миротворец» — $ 2 500 000
1998 — «Блэкджек» — $ 2 000 000
2004 — «Ретроград» — $ 1 000 000