Legenda światowych biegów długich. Podczas igrzysk olimpijskich w Sztokholmie (1912) zdobył trzy złote (bieg na 5000 m, bieg na 10 000 m i bieg przełajowy indywidualnie) i jeden srebrny medal (bieg przełajowy drużynowo), stając się głównym bohaterem zawodów. W biegu na 5000 m rywalizował do ostatnich metrów z Francuzem Jeanem Bouinem, który prowadził przez niemal cały dystans, by ulec Kolehmainenowi na finiszu. Fin ustanowił wówczas rekord świata wynikiem 14:36,6, poprawiając dotychczasowy o prawie 25 sekund.