Seu grande momento, porém, numa longa e vitoriosa carreira de atleta, aconteceu nos Jogos Olímpicos de 1972, realizados na mesma cidade onde nasceu e de onde saiu criança. Cinco dias depois de conseguir um honroso quinto lugar na dura prova dos 10.000 m, ele conquistou a medalha de ouro na maratona, 64 anos após o último norte-americano ter vencido esta prova em Olimpíadas, o que o transformou no grande vitorioso da delegação de atletismo de seu país naqueles Jogos, frustrante para os americanos e vencido por larga margem pelos soviéticos, num dos momentos mais conturbados da Guerra Fria, com o sequestro e morte de atletas israelenses por comandos palestinos em plena vila olímpica, no que ficou conhecido como Massacre de Munique. A vitória de Shorter o transformou numa grande celebridade nacional pelo fascínio que a lendária prova provocava e foi a responsável pela explosão do interesse do americano médio em participar de corridas de rua – o chamado "running boom" - que contagiaria o mundo inteiro a partir dos anos 1980.