Für die &lt;a href="Biathlon-Weltcup%202010/11"&gt;Weltcupsaison 2010/11&lt;/a&gt; wurde Mäkäräinen durch den Österreicher Josef Obererlacher trainiert. Sie zeigte sich schon beim Einzel in Östersund mit der besten Laufzeit aller Teilnehmerinnen in guter Laufform. Beim folgenden Sprint blieb sie zudem im Schießen ohne Fehlschuss und gewann ihr erstes Weltcuprennen vor der ebenfalls fehlerfreien Miriam Gössner, die zwar in der Loipe ein wenig schneller, aber am Schießstand langsamer war. In der anschließenden Verfolgung gelang ihr nach erneut makellosem Schießen der zweite Sieg, wiederum vor Gössner. Ihr bisher größter Erfolg gelang Kaisa Mäkäräinen bei den Weltmeisterschaften 2011 im russischen Chanty-Mansijsk. Nach einem zweiten Platz im Sprint hinter Magdalena Neuner gelang ihr in der anschließenden Verfolgung durch ein fehlerfreies Schießen der Gewinn der Goldmedaille. Mäkäräinen ist damit die erste finnische Biathlonweltmeisterin der Geschichte. Bei den Wettbewerben zum Saisonabschluss am Holmenkollen lief sie zum zwanzigsten Mal während der Saison in die Top-Ten und sicherte sich dank ihrer Konstanz als erste Finnin den Biathlon-Gesamtweltcup. 2011 wurde sie auch zur Sportlerin des Jahres in Finnland gewählt.