Am 17. März 2015 kündigte er an, nach der EM 2016 in Frankreich als Trainer der dänischen Nationalmannschaft zurückzutreten. Olsen war nach 15 Jahren der dienstälteste Trainer der dänischen Nationalmannschaft vor Sepp Piontek (elf Jahre). Nach dem Ausscheiden in den Play-off-Spielen gegen Schweden am 17. November 2015 trat er vorzeitig zurück.