Dopo aver partecipato ai due "Campi di Selezione" al Karolyi Ranch di New Waverly, Texas, McKayla viene scelta per far parte della squadra nazionale che parteciperà ai Campionati Mondiali di Tokyo. Durante i preliminari dei Mondiali, la Maroney compie un'eccellente performance al volteggio, qualificandosi prima (15,533 - 14,633). Inoltre, finisce dodicesima nel concorso generale individuale, ma a causa della regola "due atlete per ogni paese" viene scartata dalla finale. Gli Stati Uniti si qualificano nel concorso a squadre alla prima posizione (234,253), dietro la Russia (231,062) e Cina (230,370). Nella finale al concorso a squadre, McKayla contribuisce a far vincere l'oro agli Stati Uniti grazie al suo Amanar da 16.033 punti. Nella finale al volteggio vince la medaglia d'oro grazie ad un Amanar da 15.800 punti e al Podkopayeva da 14.800 punti. Con questa medaglia, gli Stati Uniti vincono la terza medaglia al volteggio consecutiva (Kayla Williams nel 2009, Alicia Sacramone nel 2010).