Op de [[EK zwemmen 2008]] in [[Eindhoven]] strandde Nordenstam op al haar afstanden, de 100 en 200 meter schoolslag en de 200 en 400 meter wisselslag, in de series. OpTijdens de 200[[Olympische meterZomerspelen schoolslag2008]] in [[Peking]], [[Volksrepubliek China|China]] verbeterde Nordenstam in de series het Europees record op de 200 meter schoolslag, maar in de halve finales raakte ze haar record kwijt aan de [[Oostenrijk]]se [[Mirna Jukić]]. In de finale pakte de Noorse achter de [[Verenigde Staten|Amerikaanse]] [[Rebecca Soni]], die het wereldrecord verbeterde, en de [[Australië (land)|Australische]] [[Leisel Jones]] de bronzen medaille. Dankzij deze prestatie werd Nordenstam de eerste Noorse zwemster die een olympische medaille won, daarnaast pakte ze het Europees record terug. Op haar andere afstanden, de 200 en 400 meter wisselslag, strandde de Noorse in de series. Op de [[EK kortebaan 2008]] in [[Rijeka]], [[Kroatië]] eindigde Nordenstam als achtste op de 200 meter schoolslag. Op de 100 meter schoolslag strandde ze in de halve finales en op de 200 en 400 meter wisselslag in de series. Met haar ploeggenoten [[Katharina Stiberg]], [[Ingvild Snildal]] en [[Henriette Brekke]] wist ze zich niet voor de finale te plaatsen op de 4x50 meter wisselslag.
