Nurmi fixo'l so debú internacional n'agostu de 1920 nos Xuegos Olímpicos d'Amberes, Bélxica. Ganó la so primer medaya olímpica al rematar segundu na final de los 5000 metros, venciendo al suecu Eric Backman y siendo vencíu pol francés Joseph Guillemot. Esta convirtióse na única derrota de Nurmi ante un atleta non finés nos Xuegos Olímpicos. Más tarde ganó l'oru nos sos otros trés eventos: los 10 000 metros, venciendo a Guillemot y al británicu James Wilson na curva final y ameyorando la so marca personal por casi un minutu, la carrera de campu travieso, venciendo a Backman y al tamién finlandés Heikki Liimatainen y l'eventu de campu travieso por equipos, nel qu'ayudó a Liimatainen y a Teodor Koskenniemi a vencer a los equipos británicu y suecu. Les sos victories dexaron a la so familia recuperar los servicios de lluz llétrico y agua na so casa de Turku. Amás, recibió una beca cola que pudo realizar un cursu de tres años n'inxeniería mecánica nuna escuela industrial de Ḥélsinki.