Zum Auftakt der Weltmeisterschaften 2009 in Pyeongchang erreichte Neuner Platz acht im Sprint und Platz elf in der Verfolgung. Nachdem sie beim Einzel zugunsten von Kathrin Hitzer hatte pausieren müssen, war auch ein Einsatz in der Mixed-Staffel wegen einer leichten Erkältung nicht möglich. Die Erfolgsgeschichte der beiden Vorjahre konnte sie damit nicht mehr fortsetzen. Dennoch verschaffte ihr der zweite Platz mit der Staffel zum Abschluss der WM das erhoffte Edelmetall. Mit einem vierten Platz im letzten Einzelrennen der Saison im kanadischen Whistler Olympic Park sicherte sich Neuner erstmals den Weltcup in dieser Disziplin und belegte im darauf folgenden Sprint den zweiten Platz. In Trondheim zeigte die Formkurve im Schießen erneut nach unten. Mit Platzierungen im Mittelfeld verlor sie den Kontakt zu den beiden Führenden im Gesamtweltcup Helena Jonsson und Kati Wilhelm. Im Weltcupfinale von Chanty-Mansijsk steigerte sich Neuner und holte in der Verfolgung den dritten Saisonsieg. Nach acht Schießfehlern und Platz zwölf im letzten Massenstartrennen beendete sie die Saison im Gesamtweltcup auf Rang vier.