Completar a seguinte frase: Pettersen foi seleccionado para unirse ao equipo noruegués nos Xogos Olímpicos de Inverno de 2010 en Vancouver, Canadá. No seu primeiro evento olímpico, o
individual, clasificouse sexto, un dos tres noruegueses que chegaron á fase final da competición. Máis tarde gañou unha medalla de ouro co seu compañeiro de equipo Petter Northug no evento de sprint por equipos nun estreito final con equipos de Alemaña e Rusia. Orixinalmente, Pettersen non ía competir no evento, pero unha retirada de última hora do campión do mundo Ola Vigen Hattestad debido a unha enfermidade deixou un espazo aberto, e Pettersen foi elixido para cubrir o lugar. Varios equipos estaban en disputa despois do rendemento de Pettersen durante a primeira etapa da carreira, e non foi ata o último outeiro que Northug pasou aos seus opositores e tomou a dianteira entrando no estadio onde rematou a carreira.