Topàlov va esdevenir Campió del món d'escacs de la FIDE en guanyar el Campionat Mundial d'Escacs de la FIDE de 2005. Va perdre el seu títol al matx pel Campionat del Món de 2006 (matx per la reunificació del títol) contra Vladímir Kràmnik, durant el qual va acusar el seu oponent de fer trampa. Posteriorment, va derrotar Gata Kamsky a Sofia, en un matx celebrat entre el 16 i el 28 de febrer de 2009 i guanyà el dret de ser l'aspirant al títol en el Campionat del món d'escacs de 2010, on fou derrotat pel campió regnant, Viswanathan Anand en un matx disputat a Sofia del 24 d'abril a l'11 de maig, per un resultat global de 6½ a 5½.