Udfyld følgende sætning: Pettersen blev udvalgt til at deltage i det norske hold ved Vinter-OL 2010 i Vancouver, Canada. I sin første olympiske turnering
Individuel sprint, han blev sjette, en af tre nordmænd, der gjorde det til den endelige konkurrence runde. Han vandt senere en guldmedalje sammen med holdkammeraten Petter Northug i holdsprint i en tæt finish med hold fra Tyskland og Rusland. Oprindeligt skulle Pettersen ikke deltage i begivenheden, men en sidste minut tilbagetrækning af verdensmester Ola Vigen Hattestad på grund af sygdom efterlod en plads åben, og Pettersen blev valgt til at udfylde den. En række hold var i strid efter Pettersens præstation i løbet af første etape af løbet, og det var ikke før den sidste bakke, at Northug passerede sine modstandere og tog føringen ind på stadion, hvor løbet sluttede.