Seuraavana kaudella Dahlmeierin huomio keskittyi talviolympialaisiin 2018 Pyeongchangin olympialaisissa. Hänestä tuli toinen saksalainen, joka voitti olympiakultaa sprintissä.
Hän oli yksi kolmesta kilpailijasta, jotka osuivat kaikkiin kohteisiin tuulella, ennen kuin hän kaksinkertaisti toisen tittelin takaa-ajossa ja otti lisäksi pronssin yksilöissä.