Vid OS 2010 i Vancouver tog Olsson en bronsmedalj i skiathlonloppet, efter att ha lett nästan hela fristilsdelen av loppet. I samma lopp vann landslagskollegan Marcus Hellner guldmedaljen. Olsson var också med i det svenska lag som under samma OS tog guld på 4 × 10 kilometer stafett. Han tog under tävlingarna även brons på 50 kilometer masstart klassisk stil. I 15 kilometer i fri stil kom han elva.