Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Klæbo deltog i sine første OL ved Vinter-OL 2018 i PyeongChang, Sydkorea. Før OL havde han ni sejre i VM 2017/18. Han fik sin olympiske debut ved at blive 10. i mændenes skiathlon. Den 13. februar 2018 blev han olympisk mester efter at have vundet mændenes sprint
- Hvad? Denne sejr gjorde ham til den yngste mand nogensinde til at vinde en olympisk begivenhed i langrendsski. Han skiede den sidste etape på de norske hold, der vandt både 4 × 10-kilometer stafetten og mændenes holdsprint. En stejl bakke på den olympiske bane blev kaldt "Klæbo-bakken" af norske medier, efter at Klæbo flere gange havde overhalet sine konkurrenter i denne klatring i løbet af legene. Med tre guldmedaljer var han på lige fod med den franske biatlonist Martin Fourcade for flest guldmedaljer vundet ved legene.