Toujours passionné par toutes les recherches scientifiques, Dali rapporte d'un de ses voyages outre-atlantique en 1962 le « monocle électrocular ». Destiné à l'aéronautique, cet appareil de prises de vues capte les images et les transmet par télévision à une lunette qui joue le rôle d'écran. Cette lumière était conçue de manière à permettre à l'oeil de distinguer l'image télévisée tout en continuant à voir normalement ce qui se trouve dans son champ visuel. La double vision est réalisée, un peu comme les visions provoqué par l'irritation de la rétine ou l'effet de drogue comme la mescaline, le LSD ou autres champignons hallucinogènes.

Dali s'intéresse également de proche à la cybernétique, science constituée par l'ensemble des théories relatives aux communications et la régulation dans l'être vivant et la machine.

L'oeuvre de Salvador Dali durant les années 60 est marquée par 2 tableaux majeurs, synthèses remarquables des techniques picturales passées et présentes : la Pêche aux thons (1966-67) et le Torero hallucinogène (1968-70).

La Pêche aux thons est le résultat de 40 années d'expériences picturales mêlant surréalisme, pointillisme, pop et op art, et l'art psychédélique. On retrouve dans la dualité des images du Torero hallucinogène l'illusion d'optique et toute l'imagerie dalinienne, la mouche, Gala, la vénus, le thème de la mort, etc.

En 1963 paraît le « Mythe tragique de l'Angélus de Millet », suivi en 1964 du « Journal d'un génie ».
Durant le début des années 70, Dali se consacre à la création d'un musée dans sa ville natale, dans l'ancien théâtre de Figueras. Inauguré le 23 septembre 1974, on y retrouve dans un décor surréaliste, des reproductions de tableaux, des objets, une pièce trompe l'oeil. C'est un happening permanent, un véritable « ready made » dalinien.

En parallèle, Dali explore les nouvelles technologies modernes de l'image en trois dimensions et plus particulièrement les images holographiques. Il présente en mai 1973 son premier chrono-hologramme, technologie qu'il délaissera rapidement fautes d'avancées technologiques majeures dans ce domaine.

En 1978, c'est la première de son scénario de film Babaouo au théâtre du musée Dali, basé sur le livre paru en 1932.
Faute d'immortalité garantie, Dali croule sous les honneurs. En 1978, il est décoré de la Grande Croix d'Isabelle la Catholique, la plus haute distinction espagnole, et est élu à l'Académie des Beaux-Arts de l'Institut de France comme membre associé étranger.