I olympiska vinterspelen 2014 kom han på 4:e plats i 30 km skiathlon. I spurten om tredjeplatsen skar norrmannen Martin Johnsrud Sundby in i Vylegzjanins spår, och Vylegzjanin var rasande efteråt. Enligt norska TV2 lade Ryssland också in en protest som avslogs. Sundby fick en skriftlig varning, men ryska landslagschefen Jelena Välbe sa efter loppet att värdnationen kommer att ta saken vidare. I stafetten över 4 x 10 kilometer vann han silver tillsammans med Aleksandr Legkov, Dmitrij Japarov och Aleksandr Bessmertnych.