Carlsen won het Tata Steel-toernooi 2013 met 10 uit 13, anderhalf punt meer dan de nummer twee. Hij eindigde samen met Vladimir Kramnik als eerste bij het kandidatentoernooi in Londen, maar omdat Carlsen een betere tiebreak had, werd hij de winnaar en mocht hij wereldkampioen Viswanathan Anand uitdagen. In het Norway Chess-toernooi werd hij twee, achter Sergej Karjakin, en op de Tal Memorial werd hij eveneens tweede, na Boris Gelfand. Op 15 september won hij de eerste Sinquefield Cup met 4½ uit 6. Het spelersveld bestond uit de top 2 van de wereld en de top 2 van de Verenigde Staten op de FIDE-ratinglijst. Carlsen won in november de tweekamp om het wereldkampioenschap tegen Viswanathan Anand. In de tiende partij was zijn voorsprong 6½-3½ onoverbrugbaar.