Das Unternehmen wurde 1984 in Dallas, Texas gegründet. Gründer war C. Vincent Prothro (oft „Vin Prothro“ genannt) zusammen mit ehemaligen Kollegen der Mostek Corporation. Das Geschäftsmodell zielte darauf ab, sich auf analoge, digitale und gemischte Signalanwendungen (Mixed-Signal) zu konzentrieren – etwa Echtzeituhren (RTCs), Batteriepufferung, Nicht-flüchtige RAM, Temperatursensoren, Interfaces etc. In den späten 1980ern und frühen 1990ern baute Dallas Semiconductor seine Position weiter aus. Zum Beispiel wurden 1991 Technologien wie das „Touch Memory“ System eingeführt. 1994: Umsatz laut einem Bericht bei ca. 181,4 Mio US$ mit einem Nettoergebnis von rund 29,7 Mio US$. Die Produktpalette wurde diversifiziert, mit vielen Kunden weltweit – z. B. PC-Hersteller, Industriesteuerungen, Telekommunikationsausrüstung. Auch Fertigungskapazitäten wurden erweitert, z. B. Ausbau von Produktionsstätten.
Im Jahr 2001 (oft wird auch 2002 genannt) wurde Dallas Semiconductor von Maxim Integrated übernommen. Der Übernahmepreis wird in verschiedenen Quellen mit etwa 2,5 Mrd US$ genannt. Die Übernahme ermöglichte es Maxim, sein Portfolio im Bereich Mixed-Signal, Analogtechnik und kundenspezifische Komponenten zu stärken – Dallas brachte insbesondere seine Spezialitäten in Echtzeituhren, 1-Wire/iButton Interfaces etc. ein. Nach der Übernahme wurden die Marken „Dallas Semiconductor“ bzw. deren Produktkennzeichen („DS…“) weiterhin geführt, zumindest für eine Übergangszeit.
Später, im Jahr 2021, wurde Maxim Integrated von Analog Devices übernommen. Damit ist Dallas Semiconductor heute – als Teil der übernommenen Technologie und Markenrechte – im Konzern von Analog Devices integriert.