श्वार्ज़नेगर का लक्ष्य विश्व का सबसे बड़ा बॉडीबिल्डर बनने का था, जिसका मतलब था मि.ओलम्पिया बनना. इसका पहला प्रयास उन्होंने 1969 में किया था, जब वे तीन बार चैंपियन सर्जियो ओलिव से हारे थे। हालांकि, श्वार्ज़नेगर 1970 में वापस आये और 23 साल की उम्र में अब तक सबसे कम उम्र में मि.ओलंपिया प्रतियोगिता जीतने का रिकॉर्ड बनाया। 

उन्होंने 1971 - 1974 में प्रतियोगिताएं जीतने का दौर जारी रखा। 1975 में श्वार्जनेगर एक बार फिर शीर्ष के रूप में थे और फ्रेंको कोलुम्बू को हराकर लगातार छठीं बार खिताब जीता। 1975 में मि.ओलंपिया प्रतियोगिता के बाद श्वार्ज़नेगर ने पेशेवर बॉडी बिल्डिंग से अपने संन्यास की घोषणा की। 

1975 मि.ओलंपिया प्रतियोगिता से महीनों पहले फिल्म निर्माता जॉर्ज बटलर और रॉबर्ट फिओरे ने श्वार्जनेगर को इस बात के लिए राजी किया था कि प्रतियोगिता में भाग लें ताकि वे फिल्म "पंपिंग आयरन" (Pumping Iron) में बॉडी बिल्डिंग पर वृत्तचित्र में उनके प्रशिक्षण का फिल्मांकन कर सकें. जेफ ब्रिडगेस के साथ फिल्म "स्टे हंगरी" में भूमिका अदा करने के लिए श्वार्ज़नेगर ने उल्लेखनीय वजन कम किया था, जिसके बाद प्रतिस्पर्धा की तैयारी के लिए उनके पास केवल तीन महीने थे। लो फेर्रिग्नो खतरा साबित नहीं हुए और सामान्य से हल्के श्वार्ज़नेगर ने प्रभावशाली तरीके से 1975 में मि.ओलंपिया प्रतियोगिता जीत ली।

श्वार्ज़नेगर 1980 की मि.ओलंपिया प्रतिस्पर्धा के लिए सेवानिवृत्ति से बाहर आये। श्वार्ज़नेगर ने "कॉनन" में अपनी भूमिका के लिए प्रशिक्षण लिया था और दौड़ने, घुड़सवारी और तलवारबाजी की वजह से उनके शरीर का गठन अच्छा हो गया था, जिसके कारण उन्होंने निर्णय लिया कि वे आखिरी बार मि.ओलंपिया प्रतियोगिता जीतना चाहते हैं। उन्होंने इस योजना को गुप्त रखा था, ताकि कार्यक्रम में प्रशिक्षण के दौरान कोई दुर्घटना उनके प्रवेश को न रोक ले और वे भाग न ले पायें. श्वार्जनेगर को कलर कामेंट्री के लिए नेटवर्क टेलीविज़न उपलब्ध करवाया गया था, इसलिए वह वहां मौजूद थे और आखिरी मौके पर घोषणा की कि: "वे प्रतिस्पर्धा में भाग क्यों नहीं लेंगे?" श्वार्ज़नेगर ने केवल सात हफ्तों की तैयारी में जीत के इस कार्यक्रम को अंजाम दिया था। सातवीं बार मि.ओलंपिया घोषित किये जाने के बाद श्वार्जनेगर आधिकारिक तौर पर प्रतियोगिता से सेवानिवृत्त हो गये।

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