Ståhlberg va jugar com a primer tauler de Suècia a les Olimpíades d'escacs disputades entre 1928 i 1964, inclosa l'Olimpíada no oficial de Munic 1936 (totes les olimpíades disputades en aquest període, llevat de les edicions de 1950 i 1962). Hi feu un total de 122 punts de 200 partides, un 61,0%). La seva millor puntuació fou un 76,9% a l'Olimpíada d'escacs de 1952 a Hèlsinki. A les edicions entre 1928 i 1939 hi participà sense títol internacional, i a partir de 1952 com a Gran Mestre. En total, aconseguí guanyar quatre medalles, dues d'individuals (bronze el 1935 i argent el 1952), i dues per equips (bronze el 1933 i argent el 1935). El 1936 fou medalla de bronze al primer tauler a l'Olimpíada no oficial de Munic.