I OL 2022 i Beijing mislyktes Klæbo på den innledende 30 km med skibytte. Han endte på 40.-plass, ni minutter etter vinneren Aleksandr Bolsjunov. På sprinten, som gikk i fristil, forsvarte Klæbo sitt olympiske gull fra fire år tidligere og kom opp i fire OL-gull. Han tok bronse på 15 km klassisk med intervallstart og tok sitt femte OL-gull da han forsvarte sitt gull i lagsprint, sammen Erik Valnes.