Después de ser obligado a convertirse en ciudadano soviético, Keres representó a la Unión Soviética en siete Olimpiadas consecutivas, ganando siete medallas de oro consecutivas por equipo, cinco medallas de oro por tabla y una medalla de bronce por tabla. Destacó su aparición en la URSS en 1952, cuando los soviéticos entraron en el evento por primera vez; Keres fue el único miembro del equipo soviético con experiencia olímpica (de sus apariciones anteriores para Estonia), y el campeón mundial Mikhail Botvinnik no estaba en el equipo soviético. Sus cuatro medallas de oro consecutivas entre 1954 y 1960 es un récord olímpico. Aunque no fue seleccionado después de 1964, Keres sirvió con éxito como entrenador de equipo con equipos internacionales soviéticos durante la próxima década. En total, en 11 Olimpiadas, jugando tanto para la URSS como para Estonia (contando el no oficial Munich 1936
En 161 juegos, Keres acumuló un brillante total de (+97−13=51), para el 76,7%. Sus resultados detallados de la Olimpiada Soviética son: