W 1934 roku uzyskał, na podstawie rozprawy zatytułowanej "Niektóre badania nad znaczeniem biologicznym steroli" Nogle Undersøgelser over Sterinernes Biologiske Betydning, uzyskał stopień doktora biochemii.
Prowadził badania dotyczące metabolizmu steroli, współpracując z Rudolphem Schoenheimerem na Uniwersytecie Albrechta i Ludwika we Fryburgu (w latach 1932-1933) oraz Paulem Karrerem w Zurychu.
Prowadząc badania nad metabolizmem steroli u kurczaków, Dam zaobserwował występowanie u nich choroby objawiającej się zwiększoną tendencją do krwawień oraz wydłużonym czasem krzepnięcia krwi. Powiązał występowanie tej choroby z niedoborem jednej z witamin, którą nazwał witaminą K (od koagulacja). Dam i jego współpracownicy stwierdzili, że witamina ta jest rozpuszczalna w tłuszczach oraz występuje w zielonych liściach. W 1939 Dam (a także, niezależnie od niego, Edward Adelbert Doisy) wyizolował witaminę K z lucerny.