Nilsson gajnis kvar medalojn ĉe la Olimpiaj Ludoj 2018 en Pyeongchang. La 13an de februaro ŝi iĝis olimpika ĉampiono, gajninte la oran medalon en la individua sprinto. La 17an kaj 21an de februaro respektive, ŝi gajnis arĝentajn medalojn en la 4 × 5 km stafetado.
(kun Anna Haag, Charlotte Kalla, kaj Ebba Andersson) kaj en la teama sprinto (kun Charlotte Kalla). La 25an de februaro Nilsson gajnis la bronzan medalon en la 30 km klasika masstarto. Ŝi ankaŭ finis 10-a en la 15 km skiatlon. Ŝi finis dua en la 2017<unk>2018 Sprint World Cup, gajnis tri individuajn sprintokazaĵojn dum la sezono.