Eftir að hafa verið neyddur til að verða sovéskur ríkisborgari, fulltrúaði Keres Sovétríkjunum á sjö Ólympíuleikum í röð og vann sjö gullverðlaun í röð fyrir lið, fimm gullverðlaun fyrir borð og einn bronsverðlaun fyrir borð. Merkilegt var að hann lék fyrir Sovétríkin árið 1952, þegar Sovétríkin tóku þátt í keppninni í fyrsta sinn; Keres var eini sovéski liðsmaðurinn með reynslu af Ólympíuleikunum (frá fyrri þátttöku hans fyrir Eistland) og heimsmeistari Mikhail Botvinnik var ekki í sovéska liðinu. Fjórir gullverðlaun hans í röð frá 1954 til 1960 eru met á Ólympíuleikum. Þrátt fyrir að Keres hafi ekki verið valinn eftir 1964 starfaði hann með góðum árangri sem þjálfari liðsins með sovéskum alþjóðlegum liðum næstu áratugi. Alls í 11 Ólympíuleikjum, spilaði fyrir bæði Sovétríkjunum og Eistlandi (það telja óopinberar München 1936
í 161 leikjum safnaði Keres frábærri heild (+97−13=51), fyrir 76,7%. Ítarlegar úrslit hans í Sovét-ólympíuleikunum eru: