Nilsson menangaké patang medali ing Olimpiade 2018 ing Pyeongchang. Ing tanggal 13 Februari, dheweke dadi juara Olimpiade, sawise menang medali emas ing sprint individu. Ing tanggal 17 lan 21 Februari, dheweke menang medali perak ing 4 × 5 km relay
(karo Anna Haag, Charlotte Kalla, lan Ebba Andersson) lan ing sprint tim (karo Charlotte Kalla). Ing tanggal 25 Februari Nilsson menang medali perunggu ing 30 km klasik mass start. Dheweke uga ngrampungake nomer 10 ing skiathlon 15 km. Dheweke dadi nomer loro ing Piala Dunia Sprint 2017 <unk> 2018, sawise menang telung acara sprint individu sajrone musim kasebut.