Pada tahun 2015, Axelsen meraih runner-up di Grand Prix Gold Swiss Terbuka, tiga ajang Super Series India Terbuka, Australia Terbuka, dan Jepang Terbuka. Ia terkualifikasi untuk bertanding di Final Super Series yang berlangsung di Dubai, dan keluar sebagai runner-up. Axelsen tergabung dalam tim Denmark yang memenangkan Kejuaraan Beregu Campuran Eropa di Leuven, Belgia. Pada Piala Sudirman, timnya berhasil mencapai perempat final kalah 2–3 atas tim Jepang, di mana ia bermain di pertandingan kedua. Ia menyelesaikan edisi 2015 dengan menduduki peringkat 6 dunia.