En août 2015, il remporte le relais avec l'équipe de France ainsi que ses deux premiers titres mondiaux individuels en grand bassin lors des Championnats du monde de Kazan (Russie) : le papillon et le nage libre en , performance qui constitue meilleure marque de l'histoire en combinaison polyuréthane. Florent Manaudou devient le premier nageur à détenir simultanément sept titres sur la même distance ( nage libre) : champion national grand (Limoges 2015) et petit bassin (Montpellier 2014), champion continental grand (Berlin 2014) et petit bassin (Chartres 2012), champion du monde grand (Kazan 2015) et petit bassin (Doha 2014) et champion olympique (Londres 2012).