Door het onophoudelijke toeren van de Grateful Dead, en het feit dat fans de shows van de band mochten opnemen, bestaan er veel live-versies van “Dark Star”. De studio-opname van “Dark Star” duurde slechts 2:40, maar het nummer stond bekend om zijn lange live-optredens, waarvan er vele 20-30 minuten duurden. Met een duur van 23 minuten (waarvan 13 minuten gitaarsolo van Jerry Garcia), was de populaire uitvoering op het Live/Dead live album een mix van psychedelia, jazz, en jam elementen. “Dark Star” definieert de vroege improvisatiemuziek van de Dead.
Na 1973 viel “Dark Star” uit de normale rotatie bij Dead shows; het nummer werd helemaal niet meer uitgevoerd tussen 18 oktober 1974 en 31 december 1978. Aanwezig zijn bij een “Dark Star” optreden werd een “Heilige Graal” voor Dead-fans. Het nummer werd zo legendarisch dat het vaak werd aangeduid als “IT” door toegewijde Heads. Dit wetende, plaagden de Dead soms de introductie van het nummer alvorens over te schakelen naar een ander nummer, om het uiteindelijk terug te brengen aan het einde van de jaren zeventig op Nieuwjaar 1978, bij de sluiting van Winterland. Semi-vaste gastpianist Bruce Hornsby zou later zulke teasas in zijn eigen concerten verwerken, wetende dat er een flink aantal Deadheads aanwezig zou kunnen zijn.
Na de New Years 1981 show zou “Dark Star” slechts één keer meer verschijnen in de eerste helft van de jaren tachtig (in het Hearst Greek Theatre op 13 juli 1984) en zou sluimeren tot het nieuw leven ingeblazen werd tijdens de legendarische “Formerly the Warlocks” tweedaagse show in het Hampton Coliseum in Hampton, Virginia op 9 oktober 1989. Kort daarna, optredend als de Grateful Dead, keerde Dark Star terug op 16 oktober 1989 in een optreden in de Meadowlands Arena (FKA Brendyn Byrne Arena) dat later werd uitgebracht als “Nightfall of Diamonds”. Na de heropleving in 1989, zou dit nummer een vaste waarde worden, vaak uitgevoerd in 1990, en af en toe in de rest van de carrière van de band. Een gedenkwaardige post-revival “Dark Star” is van het Nassau Coliseum in Uniondale, New York, op 29 maart 1990, met jazz saxofonist Branford Marsalis zittend in met de band. Een van deze uitvoeringen was te horen in het gesyndiceerde The Grateful Dead Hour radioprogramma, waardoor de legende van het nummer zich enigszins uitbreidde buiten de inner circle van Deadheads; de hele show verschijnt als de vault release Wake Up to Find Out.
In 1993 benaderde Phil Lesh muziekcollagekunstenaar John Oswald om een project te doen met “Dark Star”. Hij kreeg meer dan honderd verschillende uitvoeringen van het nummer tussen 1968 en 1993. Oswald bouwde deze vele uitvoeringen op, legde ze in lagen en “vouwde” ze tot twee grote, opnieuw samengestelde versies, waarvan de ene 59:59 duurt en de tweede 46:46. Het project heet Grayfolded. Dit is de enige bekende opname met optredens van elk lid van de groep, vanaf de oprichting in 1965 tot 1995. De laatste live uitvoering van “Dark Star” door de Grateful Dead vond plaats op 30 maart 1994 in The Omni in Atlanta, Georgia.