Quelques mois plus tard, lors des Championnats du monde organisés à Tokyo, il profite de la nouvelle réglementation autorisant la participation de quatre représentants par pays en pour honorer une première sélection dans un championnat international élite. Malgré une partie de tableau relevée, il atteint la finale en disposant notamment de l'Allemand Andreas Tölzer, récent finaliste chez les poids lourds, par "ippon" ainsi que l'Ouzbek Abdullo Tangriev par "waza-ari" en finale de tableau. Vainqueur en demi-finale de son compatriote Keiji Suzuki par "ippon", il affronte en finale le favori français Teddy Riner, tenant du titre et triple champion du monde parmi les poids lourds. Ce dernier, invaincu depuis 44 combats, domine les cinq premières minutes de combat sans pour autant marquer ni profiter de la passivité du Japonais. Dans le "golden score", la domination s'inverse et entraîne la victoire de Kamikawa à la décision arbitrale, deux drapeaux à un. Plus trapu – pour durant ces championnats – que Riner, Daiki Kamikawa, droitier, lui inflige sa deuxième défaite en championnat élite après celle concédée lors des Jeux olympiques de 2008 contre Abdullo Tangriev et l'empêche alors de devenir le premier quintuple champion du monde masculin de l'histoire.