Sua estreia pelo Tricolor foi nas oitavas-de-final da Copa Libertadores, contra o Grêmio. Dagoberto entrou no intervalo do jogo e deu um passe para o gol da vitória por 1 a 0.
Adquiriu, após curto período de tempo, a vaga de titular do ataque do São Paulo, e marcou seu primeiro gol pelo clube, na vitória de 2 a 0 sobre o Santos, pelo Campeonato Brasileiro.
Foi um dos principais jogadores da conquista do Brasileiro de 2007 pelo São Paulo, sendo artilheiro do time na competição junto com Borges e Rogério Ceni com 7 gols.
No ano seguinte, formou dupla de ataque com Adriano Imperador no primeiro semestre.
No Brasileiro de 2008, foi essencial para a vitória do Tricolor Paulista, sendo novamente campeão.
Vivendo boa fase no São Paulo, teve proposta milionária no começo de 2009 do Bayern de Munique que, devido aos planos de ter uma equipe forte para a disputa da Libertadores em 2009, foi recusada pelo São Paulo.
Em 2010 continuaria sendo um dos principais jogadores da equipe, se destacando principalmente nas quartas-de-final da Copa Libertadores contra o Cruzeiro, marcando gols nos dois jogos e classificando a equipe para a semifinal.
Chegou a ficar um período afastado, não tendo sido aproveitado pelo técnico Sérgio Baresi. Dagoberto passou a ter mais chances apenas com a troca do treinador. Ao assumir o cargo, Paulo César Carpegiani declarou ver no jogador grande potencial e que poderia evoluir muito durante a temporada.