Botvinnik va ser seleccionat per a l'equip olímpic soviètic de 1954 a 1964 inclusivament, i va ajudar al seu equip a aconseguir la medalla d'or en cadascuna d'aquestes sis vegades. A Amsterdam 1954 va ser a bord d'un i va guanyar la medalla d'or amb 81⁄2/11. Després a casa per Moscou 1956, va ser de nou a la taula un, i va marcar 91⁄2/13 per a la medalla de bronze. Per Munic 1958, va marcar 9/12 per a la medalla de plata a la taula un. A Leipzig el 1960
, va jugar a taula dos darrere de Mikhail Tal, havent perdut el seu títol a Tal a principis d'aquell any, però va guanyar la taula dos medalla d'or amb 101⁄2/13. Va tornar a bord un per a Varna 1962, va obtenir 8/12, però no va aconseguir guanyar una medalla per l'única vegada en una Olímpia. La seva última Olímpia va ser Tel Aviv 1964, on va guanyar el bronze amb 9/12, jugant a taula 2, ja que havia perdut el seu títol a Petrosian. En total, en sis Olimpíades, va marcar 541⁄2/73 per un destacat