Über zwei Jahre blieb der 16. Platz von Nelins Debütrennen sein einziges Top-20-Einzelergebnis im Weltcup. Er verpasste zudem, insbesondere in der &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202016/17"&gt;Saison 2016/17&lt;/a&gt;, häufiger die Punkteränge der besten 40 Athleten. Erst zum Auftakt des &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202017/18"&gt;olympischen Winters 2017/18&lt;/a&gt; – erneut in einem Sprint vor heimischem Publikum in Östersund – knüpfte er mit dem 20. Rang an seine Bestleistung an. In der gleichen Saison gewann er zusammen mit Martin Ponsiluoma, Sebastian Samuelsson und Fredrik Lindström das Staffelrennen in Oberhof, was den ersten Weltcupsieg einer schwedischen Staffel seit 2009 bedeutete. Bei den Olympischen Winterspielen 2018 in Pyeongchang im Februar qualifizierte sich Nelin nach drei Ergebnissen unter den besten 30 in Sprint, Verfolgung und Einzel erstmals in seiner Karriere für einen Massenstart. Mit zwei Schießfehlern und 34,6 Sekunden Rückstand auf Sieger Martin Fourcade erreichte er dort den neunten Platz. Wenige Tage später gewann er mit seinen Mannschaftskollegen Peppe Femling, Samuelsson und Lindström die olympische Goldmedaille im Staffelrennen.