Nilsson voitti neljä mitalia Pyeongchangin olympialaisissa 2018. 13. helmikuuta hänestä tuli olympialaismestari, kun hän oli voittanut kultamitalin yksilöllisessä sprintissä. 17. ja 21. helmikuuta hän voitti hopeamitallit 4 × 5 km: n risteyksessä.
(Anna Haagin, Charlotte Kallan ja Ebba Anderssonin kanssa) ja tiimi sprintissä (Charlotte Kallan kanssa). Helmikuun 25. päivänä Nilsson voitti pronssimitalin 30 kilometrin klassisessa massapoissa. Hän pääsi myös kymmenenneksi 15 km: n hiihtojuoksussa. Hän pääsi toiseksi Sprint-maailmancupissa 2017-2018 voittamalla kolme sprint-tapahtumaa kauden aikana.