Während dieser Jahre feierte Vittozzi ihre ersten beiden Weltcupsiege in Einzelrennen: Im Januar 2019 entschied sie in Oberhof sowohl den Sprint als auch die Verfolgung für sich, wobei sie im Sprint mit allen zehn Schüssen traf und in der Verfolgung von der zweiten Runde an einen klaren Vorsprung auf die Konkurrentinnen hatte, den sie trotz zweier Strafrunden bis ins Ziel hielt. Zudem erreichte sie im Weltcup – begonnen mit einem dritten Rang in der Verfolgung von Kontiolahti im März 2017 – mehrere Podiumsergebnisse. Bei den Weltmeisterschaften 2019 in Östersund gewann sie im 15-Kilometer-Wettkampf die Silbermedaille und schoss dabei wie die Siegerin Hanna Öberg keinen Fehler. Über die gesamte Saison 2018/19 wies Vittozzi eine Trefferquote von 88 % auf und gehörte somit zu den besten Schützinnen im Weltcupfeld, wobei ihre besondere Stärke im Stehendanschlag mit einer Quote von 91 % lag. Ihre Laufzeiten waren um etwa drei Prozent schneller als der Durchschnitt des Feldes. Damit blieb sie zwar hinter den besten Läuferinnen um Denise Herrmann und Kaisa Mäkäräinen zurück, war aber in etwa gleichauf mit Dorothea Wierer und Laura Dahlmeier. Bis zum Weltcupfinale in Oslo standen Wierer und Vittozzi in Konkurrenz um den Gesamtweltcup, den Wierer letztlich mit 23 Punkten Vorsprung gewann. Vittozzi entschied den Disziplinenweltcup im Einzel für sich.