En début de saison 2010 à Doha, l'Américain décroche le titre les Championnats du monde en salle pour la troisième fois de sa carrière après ses succès en 2004 et 2008. Auteur de 21,83 m, il devance de quinze centimètres le Biélorusse Andrei Mikhnevich, devenant le lanceur de poids le plus titré dans cette compétition. Cantwell s'illustre plus tard dans las saison à l'occasion du circuit mondial de la Ligue de diamant. Il remporte les cinq premières étapes et améliore à deux reprises la meilleure performance mondiale de l'année ( à Doha et à Eugene). Battu par Reese Hoffa lors de la finale à Bruxelles, il termine néanmoins en tête du classement général final avec 25 pts, devant Hoffa (14 pts) et Tomasz Majewski (7 pts). Sélectionné dans l'équipe des Amériques lors de la première édition de la Coupe continentale d'athlétisme, Cantwell s'impose devant