Bei den Weltmeisterschaften im März 2021 belegte Hanyū mit einer herausragenden Leistung den ersten Platz im Kurzprogramm. Er hatte 6,02 Punkte Vorsprung vor seinem Landsmann Yuma Kagiyama, Titelverteidiger Nathan Chen war lediglich Dritter. Die Kür eröffnete Hanyū mit drei geraden Vierfachsprüngen, berührte aber beim Salchow und beim Toeloop jeweils das Eis. Mit 182,20 Punkten wurde er nur Vierter in der Kür und somit Dritter in der Gesamtwertung hinter Chen und Kagiyama. Es war der erste Wettkampf seit 2013, bei dem Hanyū weder siegte noch Zweiter wurde. Am folgenden Tag bestätigte er den Bericht eines ausländischen Mediums über einen Asthmaanfall. Er gab an, dass er nach Beendigung der Kür ein wenig unter Schmerzen litt. Er erklärte: "Es waren ein paar kleine Probleme, die sich auftürmten. Beim sechsminütigen Aufwärmen habe ich die Auswirkungen davon noch nicht gespürt, aber ich denke, dass diese kleinen Dinge letztendlich dazu führten, dass alles zusammenbrach. Aber wenn man mich fragt, ob das zu dem großen Fehler (in der Kür) geführt hat, glaube ich nicht, dass es so ein großer Fehler war, wie es der Fehler in der Wertung war."