Després de ser forçat a convertir-se en ciutadà soviètic, Keres va representar a la Unió Soviètica en set Olímpiades consecutives, guanyant set medalles d'or per equip consecutives, cinc medalles d'or de taula i una medalla de bronze de taula. De destacar va ser la seva aparició per a l'URSS el 1952, quan els soviètics van entrar a l'esdeveniment per primera vegada; Keres va ser l'únic membre de l'equip soviètic amb experiència olímpica (des de les seves aparicions anteriors per a Estònia), i el campió del món Mikhail Botvinnik no estava en l'equip soviètic. Les seves quatre medalles d'or consecutives de 1954 a 1960 són un rècord olímpic. Tot i que no va ser seleccionat després de 1964, Keres va servir amb èxit com a entrenador d'equip amb equips internacionals soviètics durant la següent dècada. En total, en 11 olimpíades, jugant tant per a l'URSS com per a Estònia (comptant el no oficial de Munic de 1936)
Event), i en 161 partits, Keres va acumular un brillant total de (+97−13=51), per 76,7%. Els seus resultats detallats de l'Olimpíada soviètica són: