Bei der Weltmeisterschaft in Stockholm, die aufgrund der Pandemie ohne Zuschauer stattfand, errang Chen seinen dritten WM-Titel. Nach dem Kurzprogramm hatte er nach einem Sturz beim vierfachen Lutz noch auf dem dritten Platz gelegen, mit über acht Punkten Rückstand auf den führenden Yuzuru Hanyū. In seiner Kür ließ Chen jedoch keinerlei Zweifel an seinem Sieg aufkommen. Er setzte die nach ihm startenden beiden Japaner mit einer selbstbewussten fehlerfreien Darbietung mit fünf extrem sicheren Vierfachsprüngen (Lutz, Flip, Salchow und zwei Toeloops, davon Flip und beide Toeloops in einer Kombination) gehörig unter Druck und gewann am Ende souverän mit 320,88 Punkten und somit fast 30 Punkten Vorsprung vor dem jungen Japaner Yuma Kagiyama und über 30 Punkten Vorsprung vor Hanyū. Damit blieb Chen seit nunmehr drei Jahren, seit den Weltmeisterschaften 2018, ungeschlagen in allen seinen Wettbewerben.