Keres spielte bei insgesamt zehn Schacholympiaden: 1935 bis 1939 jeweils an Brett 1 für Estland und von 1952 bis 1964 für die Sowjetunion. Dabei gewann er sieben Goldmedaillen mit der Mannschaft und fünf Goldmedaillen für seine Einzelergebnisse. Insgesamt erzielte er 107 Punkte aus 141 Partien (+85 =44 −12). Beim Wettkampf UdSSR gegen den Rest der Welt 1970 in Belgrad spielte Keres an Brett 10 und besiegte Borislav Ivkov mit 3:1 (+2 =2). Außerdem nahm Keres mit Estland an der inoffiziellen Schacholympiade 1936 in München teil, wo er das beste Einzelergebnis am Spitzenbrett erreichte und gewann mit der Sowjetunion die Mannschaftseuropameisterschaften 1957, 1961 und 1970, wobei er bei allen drei Austragungen außerdem das beste Einzelergebnis an seinem Brett erreichte.