Rugby ligan konvertera Burgess gjorde bara sin fackdebut för Bath i november och vann sin första England Cap mot Frankrike i augusti.
26-åringens inkludering innebär att det inte finns någon plats för andra centrum Luther Burrell, en stamgäst under de två senaste sex nationernas kampanjer.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Huvudtränare Stuart Lancaster har också utelämnat halva Danny Cipriani.
Cipriani utelämnas trots 27-åriga Sale spelare sätta i en imponerande prestanda på bänken i 25-20 nederlag av Frankrike i Paris på lördag, senare tweeting han var "mycket besviken" och hade gjort "allt jag kunde för den vita skjortan".
Exeter's Henry Slade, 22, är uppkallad som ett av fyra centra vid sidan av Burgess, Saracens Brad Barritt och Jonathan Joseph of Bath, medan Kieran Brookes plockas framför lösa huvudet Alex Corbisiero, som har kämpat med kondition nyligen.
Ben Morgan namnges som en av de bakre raderna, trots att ha spelat bara 40 minuter tävlings rugby sedan lider av ett brutet ben och, i den andra raden, George Kruis har slagit Dave Attwood till en plats i 31.
De andra spelarna att missa är center Billy Tolftrees, nummer åtta Nick Påsk, flanker Calum Clark och hora Luke Cowan-Dickie.
Huvudtränaren Lancaster, vars sida börjar sin turnering mot Fiji på Twickenham den 18 september, medgav att fälla tårar över valet av hans trupp.
Han informerade framgångsrika och misslyckade spelare om sina beslut vid ett till ett möte och på frågan om känslorna i samtalen, sade: "Bara av mig. Inga utbrott, bara tårar."
Han tillade "Selection var inte lätt och det är svårt att lämna någon ute men det är viktigt att betona att spelarna inte i denna grupp är fortfarande en del av vår bredare trupp och kunde komma in när som helst.
"Det är verkligen positivt att vi har ett sådant djup och alternativ att välja mellan.
"Efter 10 veckor i lägret har vi gjort vårt sista urval av spelare och vi tror att vi har en bra grupp att ta oss in i turneringen.
"Med tre veckor kvar innan vi spelar Fiji känner vi att vi är i god form när vi går in i nästa lördags match mot Irland."
England backs coach Andy Farrell, som själv konverterade från rugby ligan för att spela i 2007 VM med England, sade om Burgess: "För att tvinga vår hand att sätta honom i truppen, bör han vara otroligt stolt över sig själv."
Men tidigare i veckan sade före detta England kapten Will Carling att Burgess inte bör tas till VM efter ofta fångas ur position mot Frankrike.
"Det finns ingen jag har talat med som jag respekterar - före detta spelare, tränare - som tror att han är redo", sade Carling, som vann 72 kapsyler för England och ledde dem till 1991 års VM-final.
"Jag förstår inte vad brådskan är och det är orättvist mot honom. Jag tycker synd om honom. Om han vill göra det i facket, finns det gott om tid.
"Han har spelat fack i 10 månader och hälften av det var i en annan position än vad England spelar honom i.
"Jag tror inte att han är en av de fyra bästa centren i England."
När han tillfrågades om Ciprianis utelämnande, som sedan han debuterade 2008 har varit ca 14 gånger för England, förklarade Lancaster att han var kantad av specialiserade artister på både fluga-halva och helback och avvisade förslag som han inte hade haft en chans att göra anspråk på.
"Under träningen har alla haft gott om möjligheter att lägga fram sin talang", sade han.
"Det är tufft för Danny, han är en bra spelare. Vi tror att han har blivit bättre, men han har tappat bort sig."
Cipriani accepterade sitt icke-val, tweeting ett långt meddelande som sade att han var tacksam för den tid han hade fått för att bevisa sig själv, betona den goda kommunikation han hade haft med coaching personalen.
Medan han förstod resonemanget bakom hans uteslutning, tillade han: " Jag skulle inte vara en sann konkurrent om jag sade att jag höll med eftersom vi alla tror på oss själva.
"Men jag hade en lång väg att ta igen som truppen hade byggt sedan 2012... Det är bara början på min resa. Jag kommer att hålla mig i form och vara redo om jag blir kallad."
Han avslutade med att uppmana alla att stödja gruppen. "Nu när samtalet har gjorts låt oss bara komma bakom laget och backa 31."
Hookers: Jamie George (Saracens), Rob Webber (Bath), Tom Youngs (Leicester).
Stiftelser: Kieran Brookes (Norraampton), Dan Cole (Leicester), Joe Marler (Harlequins), Mako Vunipola (Saracens), David Wilson (Bath).
Andra raden: George Kruis (Saracens), Joe Launchbury (Wasps), Courtney Lawes (Northampton), Geoff Parling (Exeter).
Bakre rader: James Haskell (Wasps), Ben Morgan (Gloucester), Chris Robshaw (kapten, Harlequins), Billy Vunipola (Saracens), Tom Wood (Northampton).
Scrum-halvor: Danny Care (Harlequins), Richard Wigglesworth (Saracens), Ben Youngs (Leicester).
Flyghalvor: Owen Farrell (Saracens), George Ford (Bath).
Centrer: Brad Barritt (Saracens), Sam Burgess (Bath), Jonathan Joseph (Bath), Henry Slade (Exeter).
Tillbaka tre: Mike Brown (Harlequins), Alex Goode (Saracens), Jonny May (Gloucester), Jack Nowell (Exeter), Anthony Watson (Bath).
BBC Radio 5 lives rugby World Cup förhandsvisning äger rum på Twickenham Stoop på torsdag 17 September.
Det är din chans att gå med Mark Chapman och ett antal VM legender inklusive före detta Nya Zeeland flyga halva Andrew Mehrtens, f.d. Scotland kapten Gavin Hastings, Wales scrum-halv Rob Jones och f.d. Irland ytter Denis Hickie bland sina gäster.
Biljetter finns tillgängliga på 5 live-webbplatsen.
Sam Burgess har inkluderats i Englands 31-mannatrupp för VM, som startar nästa månad.