Nilsson vann fjögur verðlaun á Ólympíuleikunum 2018 í Pyeongchang. Þann 13. febrúar varð hún Ólympíumeistari, eftir að hafa unnið gullverðlaun í einstaklingshlaupi. Þann 17. og 21. febrúar vann hún silfurverðlaun í 4 × 5 km stafíu.
(með Önnu Haag, Charlotte Kalla og Ebba Andersson) og í liðsprettunni (með Charlotte Kalla). Þann 25. febrúar vann Nilsson bronsverðlaun í 30 km klassískum massastart. Hún endaði einnig í 10. sæti í 15 km skíðaþraut. Hún endaði í öðru sæti í Sprint World Cup 2017-2018 eftir að hafa unnið þrjú einstaklingsgreinar í sprint á tímabilinu.