Nel 1965 è ospite nell'album dal vivo di Gino Paoli, dal titolo Allo studio A, dove canta L'ora di piangere. Nel 1966, nel programma musicale Incontro con Luigi Tenco, improvvisa al piano una canzone, accompagnato da quest'ultimo e Gianni Boncompagni alle chitarre. Nel 1967, assieme a Rita Pavone, canta Pirupirupirulì, colonna sonora del film "Littl Rita nel west". Nel 1969, per il film Dillinger è morto, di Marco Ferreri, canta un brano di Teo Usuelli, dal titolo La luce accesa. Nel 1972 incide su 45 giri Sulla rotta di Cristoforo Colombo, scritta insieme a Edoardo De Angelis. Nel 1974 tenne alcuni concerti, insieme ad Antonello Venditti, Francesco De Gregori e Maria Monti, da cui fu tratto il disco, Bologna 2 settembre 1974 (dal vivo), che racchiude una parte del concerto effettuato dai quattro artisti al Festival Nazionale dell'Unità. Nello stesso periodo Dalla e De Gregori scrissero insieme la musica e gli arrangiamenti per Pablo, che De Gregori inserì in Rimmel, e per Giovane esploratore Tobia, inclusa l'anno dopo in Bufalo Bill, tale partecipazione di Dalla ai due dischi dell'amico e collega porrà le basi per la futura collaborazione dei due artisti sul finire degli anni settanta.
Nel 1976 partecipa al disco del saxofonista Mario Schiano, Progetto per un inno: "now's the time", 1976, cantando L'Internazionale assieme a Venditti e De Gregori. Nel 1976 esce il film Signore e signori, buonanotte di cui scrive la colonna sonora assieme ad Antonello Venditti, Giuseppe Mazzuca e Nicola Samale. Con Antonello Venditti duetta nei brani L'Agente Tuttunpezzo e Funiculì funiculà. Nello spettacolo Il futuro dell'automobile e altre storie, andato in onda sulla Rai agli inizi del 1977 duetta con: Paolo Conte cantando Onda su onda e La Topolino amaranto, con Edoardo Bennato, con Tony Esposito, con Gabriella Ferri con cui canta 4/3/43 e con Maria Monti con cui canta La Balilla.
Nel 1980 collabora assieme a De Gregori all'album Una città per cantare di Ron, (già presente nel tour di Banana Republic nelle vesti di cantante, musicista e arrangiatore) sia scrivendo i testi per il cantautore pavese, sia cantando insieme nell'ultima strofa della title track. Sempre nel 1980 collabora all'album Alice dei Perigeo Special, cantando nelle canzoni Tea Party, con Anna Oxa, e Confusione gran confusione, con Nino Buonocore, Maria Monti, Ivan Cattaneo, Rino Gaetano, Anna Oxa, Jenny Sorrenti e Giovanni Tommaso Ancora nel 1980 Dalla collabora all'album di Roberto Vecchioni Montecristo, presente al sax nel brano La strega. Nel 1981 canta una strofa nella canzone di Renzo Zenobi, Telefono elettronico. Nel 1981 cederà la sua canzone Angeli a Bruno Lauzi. Nel brano è presente lo stesso musicista emiliano, sia nei vari ritornelli che nei controcanti. Suona il sax nella canzone Schiavo senza catene, contenuta nell'omonimo album di Marco Ferradini, uscito nel 1981. Inoltre incide sempre nel 1981, con Nicola Arigliano, Ornella Vanoni e Anna Identici, I quattro musicanti, canzone in forma di favola ispirata a I musicanti di Brema dei Fratelli Grimm, su musiche di Luis Bacalov e testi di Sergio Bardotti. Per l'album d'esordio degli Stadio, uscito a pochi mesi di distanza dal loro primo 45 giri, Dalla collaborerà alla stesura di quasi tutti pezzi, tra cui Grande figlio di puttana e Chi te l'ha detto, presenti nella colonna sonora di Borotalco, Navigando controvento, dove tra gli autori del brano compare anche un giovane Luca Carboni e la suite Un fiore per Hal, cantata dallo stesso Dalla, assieme al chitarrista Ricky Portera.
Nel 1983 duetta con Ornella Vanoni nella canzone I grandi cacciatori, dall'album Uomini Sempre nel 1983 collabora con Tullio De Piscopo suonando il clarinetto nel brano Namina contenuto nell'album Acqua e viento. La sera del 21 giugno del 1984 partecipa assieme ad altri big della musica come Paolo Conte, Giorgio Gaber, Nomadi e Pierangelo Bertoli, al concerto tenuto dall'amico Francesco Guccini, in Piazza Maggiore a Bologna, cantando il brano Piazza Grande. Collabora poi, nel 1984, all'album d'esordio di Luca Carboni ...intanto Dustin Hoffman non sbaglia un film, già lanciato da Dalla come autore dei testi nei primi album degli Stadio. Più avanti Carboni ricorderà così il loro primo incontro: «La prima volta che ci vedemmo fu ufficialmente da Vito (celebre osteria bolognese), una sera dell'81. Gli diedi una busta con dentro i testi e il mio numero di telefono. L'aprì, diede una scorsa ai fogli e senza aprir bocca la passò agli Stadio che banchettavano con lui. Il giorno dopo ero a lavorare come autore con Curreri e la band». Nel 1985, sull'onda dell'eco mondiale, provocata dal Live Aid, l'Italia organizzò un proprio evento dal titolo Musicaitalia per l'Etiopia - Volare, che vide alcuni tra i più grandi artisti italiani cantare la celebre canzone di Domenico Modugno, tra cui Fabrizio De André, Dori Ghezzi, Giuni Russo, il Banco del Mutuo Soccorso, Dalla e tanti altri. In realtà i cantanti non provarono mai assieme, in quanto le loro voci furono ammucchiate solo virtualmente, alcune registrate addirittura a parte e poi mixate. L'operazione riuscì a metà, infatti gli incassi, per sostenere la causa africana, furono piuttosto esigui. Lo stesso anno pubblica assieme al pianista Marco Di Marco un altro album, esclusivamente di musica jazz, dal titolo Lucio Dalla Marco Di Marco, dove collaborano musicisti come Jacky Samson e Charles Saudrais; con Di Marco registra un altro album di jazz nel 1992, Blues for Love. Compone assieme a Mango Bella d'estate, uno dei più grandi successi del cantante lucano, tratto dall'album Adesso (1987). Dalla è autore del testo, Mango delle musiche. Nel 1987, allo stadio Collana di Napoli, durante il concerto di Pino Daniele, canta, assieme a quest'ultimo, il brano Caruso. Nel 1988 compone con Francesco Guccini il brano Emilia e con Riccardo Cocciante il brano Cuori di Gesù, entrambi presenti nell'album Dalla/Morandi. Nel 1989 collaborerà ancora con Gianni Morandi nell'album Varietà, componendo cinque dei brani presenti, tra cui spicca Bella signora, scritta assieme a Mauro Malavasi. 1989 Renzo Arbore nel suo programma quotidiano di Rai Due D.O.C. : Musica e altro a denominazione d'origine controllata, dedica a Dalla, per un'intera settimana, un tributo speciale, dove il cantautore bolognese ha modo di riproporre il meglio del suo repertorio tra cui il divertente duetto in scat con Gegè Telesforo e il famoso numero della "frantumazione del clarinetto", già proposto in passato in altre trasmissioni televisive e presente anche nel film-concerto Banana Republic. Sempre nel 1989 si esibisce al Ferrara Buskers Festival con il suo clarino, in versione "artista di strada", assieme al musicista Jimmy Villotti Assieme a Renzo Arbore e Roberto Murolo canta O ciucciariello, nel programma di Raiuno 'Na voce 'na chitarra. Nel 1990 duetta poi con Angela Baraldi in Preghiera (nell'album Viva di Angela Baraldi). Nel 1991 canta assieme a Toquinho La casa in riva al mare, brano originariamente inserito dall'artista brasiliano nell'album Viaggiatore del sogno e 4/3/1943 con Chico Buarque de Hollanda nella medesima trasmissione presentata da Gianni Minà. Nello stesso 1991, torna ad esibirsi per la RSI - Radiotelevisione svizzera, presentando due brani inediti (Calmo mare e Kawasaki), mai incisi su LP e ispirati a due poesie di Giorgio Orelli. Inoltre, sempre nel 1991, canta assieme a Riccardo Cocciante e a Mario Lavezzi il brano Giorni leggeri, presente nell'album di quest'ultimo Voci. Nel 1992 al primo Pavarotti & Friends duetterà con il tenore modenese cantando Caruso, poi, assieme allo stesso Pavarotti, Zucchero Fornaciari, Sting e Brian May, canta la celebre aria del Rigoletto, La donna è mobile. Nel 1992 vocalizza un brano del cantautore Vincenzo Spampinato, dal titolo Bella e il mare, presente nell'album di quest'ultimo dal titolo L'amore nuovo. Nel 1993 duetta assieme alla giovane cantante Tosca, nel brano Rispondimi, presente nell'album Henna. Nel 1994 partecipa al concerto di Natale tenutosi in Vaticano cantando Tu scendi dalle stelle e assieme ad Angelo Branduardi e Randy Crawford il brano Silent Night Holy Night. Sempre nel 1994 duetta, insieme a Konstantin Wecker, nell'album Wenn du fort bist, cantando il brano Stirb ma ned weg.
Ancora nel 1994 è presente nell'album Crazy, di Julio Iglesias, dove assieme cantano la sua Caruso. Nel novembre del 1995 gli amici Lucio Dalla e Gianni Morandi tornano inaspettatamente insieme per un concerto tenuto a New York, nel celebre palcoscenico del Madison Square Garden, poi trasmesso anche in televisione, dove avranno modo di proporre 36 pezzi del loro repertorio, dinanzi a tredicimila spettatori, proponendo tutti i loro grandi successi. Fino ad allora solo Luciano Pavarotti ed Enrico Caruso detenevano il primato di essersi esibito nella storica arena e nessun cantante di musica leggera italiana era mai riuscito nell'impresa, anche se lo stesso Dalla si era già esibito al Madison un anno prima, con L'Orchestra Italiana di Renzo Arbore, nel 1994, in occasione della Festa azzurra, dedicata ai mondiali di calcio americani. Il concerto è l'inizio di un tour, il Dallamericamorandi, che porterà la coppia ad esibirsi anche in Canada, esattamente al Maple Leaf Garden di Toronto, l'evento, curato da Adriano Aragozzini è nato anche per il fatto che i due artisti avevano già calcato le platee americane: Dalla nel 1986 al Village Gate, Morandi nel 1968 al Feld Forum e al Palace Theatre di Broadway nel 1993. Nella conferenza stampa, tenuta al Rockfeller Center, Dalla colse l'occasione per rinnovare la sua passione, non solo per la musica, ma anche per il basket: «Cantare al Garden, per un fanatico di basket come me, ha un significato simbolico enorme. Appena arrivato, ieri, vi sono corso a vedere la partita New York contro Phoenix». Nell'aprile 1998 ripartirà la sua nuova tournée americana, a tre anni di distanza dal concerto del Madison Square Garden, senza l'amico Morandi. infatti il 27 dello stesso mese si esibisce al Beacon Theatre di Broadway, cantando vecchi e nuovi brani del suo repertorio, di fronte ad un ristretto pubblico di duemila persone. Canta sempre nel 1995 in duetto con Marco Masini nel programma di Raitre Taxi, la canzone Latin lover Presenzia al concerto di Antonello Venditti, tenutosi il 5 luglio del 1996, in piazza del Plebiscito a Napoli, dove il cantautore romano si sostituisce simpaticamente a De Gregori, cantando assieme a Dalla Ma come fanno i marinai. Sempre nel 1996, è presente nell'album degli Articolo 31 Così com'è, cantando alcune strofe della sua Disperato erotico stomp nel brano L'impresa eccezionale, che come si evince dal titolo stesso, prende spunto, e al tempo stesso omaggia, la celebre canzone del cantautore. Nel 1997, in coppia con Michel Petrucciani, al concerto tenuto a Bologna, alla presenza di papa Giovanni Paolo II, suona il brano You've Got a Friend di Carole King.. Sempre nel 1997 duetta con Ana Belén, cantando Canción (cover di Canzone, dall'album Mirame) - Respondeme Nel 1998, è ospite, assieme a Eros Ramazzotti, dello show francese Taratata, dove cantano assieme il brano Cosa sarà. Nel 1999 partecipa all'album di Elio e le Storie Tese, cantando con gli "Elii" la canzone Psichedelia, esibendosi assieme anche dal vivo, nel programma musicale di Raidue Taratata, dove l'anno precedente aveva già duettato con Claudio Baglioni, in un bel rifacimento della sua Henna e con i Bluvertigo, accompagnando il gruppo al sax nella celebre canzone di Lou Reed, Walk on the Wild Side. Inoltre qualche suo vocalizzo è possibile udirlo, nell'allora, nuovo album degli Skiantos (storico gruppo bolognese degli anni settanta) Doppia dose.