Сын церковного служащего. В детстве учился игре на фортепиано. Композитор-самоучка. Изучал право в университете Упсалы. В Упсале познакомился с принцем Густавом Шведским и участвовал вместе с ним в музыкальных упражнениях.
В 1853 году был назначен библиотекарем принца Оскара, будущего короля Швеции и Норвегии, который способствовал его продвижению по карьерной лестнице в качестве композитора.
Его оперы созданные в сотрудничестве с либреттистом Франсом Хедбергом начали его оперную карьеру.
Автор первой оперы на национальном сюжете — «Пленённая горным духом» (1874, Стокгольмская Королевская опера). В своих произведениях опирался на народное творчество.
Привнёс в свои оперетты привкус галльского остроумия, многие из которых основаны на французских либретто. До наших дней дошло четырнадцать опер Халльстрёма.
Избранные музыкальные сочинения
Оперы
«Викинги» (1877),
«Персвинопас» (1887),
«Дочь Гренады» (1892),
«Маленькая Карин» (1897) и др.;
оперетты
«Герцог Магнус и русалка» (1867),
«Волк мельника» (1871),
«Серебряное кольцо» (1880),
«Аристотель» (1886),
«Дьявольские струны» (1900) и др. (все поставлены в Стокгольмской Королевской опере);
