Som ung i Sverige blev han først sekretær for den Royale Kommission for arbejdsløshed og senere for Nationalbanken, som han også blev formand for. Som ministersekretær for finansministeren fik han en post, der kan betragtes som mest betydningsfuld i den svenske statsforvaltning. Det skal bemærkes, at han aldrig tog del i politiske drøftelser, men foretrak at tjene folket og regeringen som rådgiver og som politisk neutral kapacitet for statsforvaltningen. Han valgte aldrig side i sit arbejde. Da han var ministersekretær for finansministeren, var hans ældre bror Bo Hammarskjöld ministersekretær for socialministeren, og sammen fik de gennemført love, der gjorde Sverige til en ”velfærdsstat”.

Hans andet tjenesteniveau − det internationale − kom efter 2. verdenskrig. Under krigen havde han forbindelse til Norge og London. Han havde flair for sprog, og det var helt tydeligt, at han var den bedste til at repræsentere Sverige i den nyligt dannede organisation for sammenslutningen af europæisk økonomi. Gennem dette arbejde blev han kendt i den vestlige verden for sin intellektuelle kapacitet, for sine langtrækkende og realistiske visioner, og for sit diplomatiske talent. Han havde en juridisk uddannelse, og han nærmede sig alle problemer på en upersonlig rationel upartisk måde, uanset hvor vanskelige de var. Man ser, at verdenstjeneren lidt efter lidt påtager sig større ansvar i sit arbejde som tjener for menneskeheden. Dag giftede sig aldrig, for han mente, at han ikke ville være i stand til at dedikere sit liv til verdenstjeneste og samtidig give tilstrækkelig kærlighed og opmærksomhed til hustru og børn.

I 1953 blev han valgt til stillingen som generalsekretær for De Forenede Nationer, og da han overtog stillingen, sagde han:

”I min nye officielle position

vil den private mand forsvinde

og den internationale officielle verdenstjener

tage hans plads”.

Han afviste at besvare spørgsmål om sit private liv og om sine private holdninger.