En 2006, Florian Rousseau devient le nouvel entraîneur de l'INSEP. La reprise de compétition d'Arnaud Tournant a lieu en coupe du monde, en mars, à Sydney. Il y est deuxième de la vitesse par équipes et troisième de la vitesse. Son objectif aux mondiaux à Bordeaux, en avril, est de monter sur les podiums de la vitesse et de la vitesse par équipes. Dans cette épreuve, l'équipe de France est composée d'Arnaud Tournant, de Mickaël Bourgain et de Grégory Baugé, invaincu depuis le début de l'année. Meilleur temps des qualifications, l'équipe affronte la Grande-Bretagne en finale. Ils s'imposent en , offrant son premier titre mondial à Baugé. Le lendemain, en keirin, Tournant prend la médaille de bronze, devant Bourgain, quatrième. En vitesse individuelle, c'est cette fois Bourgain qui élimine Tournant en quart de finale. La France termine ces championnats avec cinq médailles, dont deux en or. En juillet, Arnaud Tournant bat les records régionaux du 200 et sur la piste Maurice-Garin de Lens. Peu après, aux championnats de France, il est battu en demi-finale de vitesse individuelle par Baugé, et obtient la médaille de bronze.