因为近期表现，加上签表同为下半区的李宗伟、孙完虎两位种子选手退赛，成为晋级决赛热门人选。赛事开始后，桃田除了在十六强面对丹麦选手安德斯·安东森时打满三局（13-21、21-17、21-8），他在八强和四强对决塞·帕拉内斯·B（21-12、21-12）、刘国伦（21-16、21-5）时都是在分差较大的情况下胜出。最后，他在决赛再次以直落二（21-11、21-13）战胜中国选手石宇奇，成为世界羽球锦标赛赛史41年以来首位来自日本的男子单打冠军。8月，桃田贤斗代表日本参加接踵而至的雅加达亚运；他在最先进行的男子团