Entrée à la Comédie-Française en 1937 ; sociétaire en 1942 ; retraitée en 1957.

Engagée à la Comédie-Française au sortir du Conservatoire avec un deuxième prix de Comédie (classe de Denis d'Inès), après des débuts dans le rôle de Cécile (II ne faut jurer de rien de Musset), Mony Dalmès joue les ingénues et les jeunes premières. Elle est Rosine (Le Barbier de Séville de Beaumarchais), Agathe (Les Folies amoureuses de Regnard), Silvia (Le Jeu de l'amour et du hasard de Marivaux). Elle manifeste ses qualités dramatiques dans le rôle d'Ophélie lors de la présentation de Hamlet, en 1942.
On lui confie les rôles de princesse de tragédie de Racine: Iphigénie, Aricie (Phèdre), Junie (Britannicus). Elle prête également son visage aux coquettes du répertoire, de Molière à Musset : Célimène du Misanthrope, Mathilde d'Un caprice, Lisbeth dans Fantasio, Jacqueline du Chandelier... et aussi la Princesse d'Elide et Dorimène du Bourgeois gentilhomme.

Dans le répertoire moderne, elle interprète Maurice Donnay (L'Autre Danger), Jean-Jacques Bernard (Martine), Mauriac (Asmodée) et encore Montherlant (La Reine morte) et Claudel (Le Soulier de satin). Dans le domaine de la fantaisie, elle est Yvonne (Feu la mère de Madame de Feydeau), Antonia (La Navette, de Becque)...

Dans cette carrière remplie et variée, il faut citer encore les créations d'Ada (Noé d'André Obey), Marie Mancini (Le Lever du soleil de François Porché et Madame Simone), Clara Gazul (Les Espagnols en Danemark de Mérimée), Anne-Marie (Les Temps difficiles d’Édouard Bourdet) ...

Après 1958, elle poursuit sa carrière sur les boulevards. Elle a également beaucoup tourné pour le cinéma et la télévision.