Klem vant en olympisk bronsemedalje i roing under OL 1920 i Antwerpen. Han var med som roer på den norske fireren med styrmann som kom på tredjeplass bak Sveits og USA. Mannskapet på den norske båten var Birger Var, Theodor Klem, Henry Larsen, Per Gulbrandsen og Thoralf Hagen som var styrmann. Totalt deltok åtte båter fra åtte nasjoner og konkurransen, som ble avviklet 28. og 29. august 1920 ble gjennomført i cupform. Først tre semifinaler der vinneren i hvert heat gikk til finale. Sveits vant finalen foran USA og Norge.