L'année 1991 constitue la meilleure saison de Sergueï Bubka, qui s'adjuge deux nouveaux titres mondiaux et établit huit nouveaux records planétaires (quatre en plein air et quatre en salle). Le , à Volgograd, il saute pour la première fois à deux reprises lors du même concours à plus de avec une barre à puis une autre à . il remporte les Championnats du monde en salle de Séville avec un nouveau saut à , devançant son compatriote Viktor Ryzhenkov () et le français Ferenc Salbert (). Le à Saint-Sébastien, il devient le premier athlète à franchir , puis conclut sa saison en salle en signant deux records du monde supplémentaires : le à Donetsk, puis le à Grenoble. Malgré une blessure au tendon, il parvient à augmenter à quatre reprises le record du monde en plein air, réalisant tour à tour le à Shizuoka, le à Moscou, le à Formia et enfin le à Malmö. Favori incontesté des Championnats du monde disputés fin août à Tokyo, Bubka s'impose en franchissant la marque de (record de la compétition), devant le Hongrois István Bagyula et l'autre Soviétique Maksim Tarasov. Son bilan de la saison est de vingt-cinq victoires en vingt-sept concours et dix sauts au-delà des six mètres.