Je jediným biatlonistou, který vyhrál všechny biatlonové disciplíny na jedné zimní olympiádě (2002 Salt Lake City Games). To zahrnovalo sprint, pronásledování, individuální a štafetu, poslední společně se třemi dalšími účastníky. Byl nejúspěšnějším soutěžícím na těchto hrách. Tím se stal také třetím zimním olympijským sportovcem, který vyhrál čtyři zlaté medaile na jedné hrách a byl také prvním biatlonikem, který vyhrál více než dvě zlaté medaile na jedné hrách. Kromě toho vyhrál všechny tři soutěže uspořádané na olympijské testovací soutěži v Salt Lake City v předchozím roce. Také získal čtyři zlaté medaile na mistrovství světa v biatlonu 2005 v rakouském Hochfilzenu a na mistrovství světa v biatlonu 2009
v Pyeongchangu v Jižní Koreji. Bjørndalenova 95 vítězství na mistrovství světa v biatlonu a jedno vítězství v běhu přes zemi je o dvě za rekordem 98 vítězství na mistrovství světa v zimních sportech Gundy Niemann-Stirnemannové.