Olsson ble olympisk mester i langrenn under Vinter-OL 2010 i Vancouver. Han gikk andre etappe på det svenske laget som vant 4 × 10 km stafett foran Norge og Tsjekkia. De andre på laget var Daniel Rickardsson, Anders Södergren og Marcus Hellner. Stafettlaget ble tildelt Svenska Dagbladets gullmedalje for 2010.