In Pokljuka gewann Bø 2009 als 37. in einem Einzel erstmals Weltcuppunkte. Beim folgenden Sprint erreichte er mit dem vierten Rang seine erste Top-Ten-Platzierung und verpasste nur um 0,3 Sekunden den Sprung aufs Podest. Beim ersten Weltcuprennen 2010 gewann er mit der Staffel Norwegens erstmals im Weltcup. Nach den frühen Erfolgen in der Saison 2009/10 stand Bø schon früh als Teilnehmer an den Olympischen Winterspielen 2010 in Vancouver fest. Dabei setzte er sich etwa gegen die norwegische Biathlon-Legende Frode Andresen durch. Bei den Spielen lief Bø das Einzel, in dem er 21. wurde. Außerdem bildete er mit Halvard Hanevold, Emil Hegle Svendsen und Ole Einar Bjørndalen die norwegische Staffel, die deutlich vor den Österreichern den Olympiasieg errang.