In den ersten Weltcuprennen des Jahres 2020 konnte Rosenthal ihre Form bestätigen und sich in der erweiterten Weltspitze etablieren. Auf der Rennschlitten- und Bobbahn Altenberg fuhr sie als drittbeste Deutsche auf den elften Platz. Zwei Wochen später wurde sie beim Weltcup in Sigulda als zweitbeste deutsche Rennrodlerin Achte im Einsitzer-Rennen, im Sprint erreichte sie ebenfalls als zweitbeste deutsche Athletin Platz fünf. Beim Weltcup auf der Rennrodelbahn Oberhof fuhr Rosenthal auf Platz zehn. Diese Form konnte sieh auch beim Saison-Höhepunkt bestätigen: Bei den Weltmeisterschaften 2020 im Sliding Center Sanki im russischen Krasnaja Poljana bei Sotschi fuhr sie im Sprint-Rennen auf den zehnten und im Einsitzer-Rennen auf den achten Platz und errang damit die Silbermedaille in der U23-Wertung hinter ihrer Teamkollegin Anna Berreiter. Die Junioren-Weltmeisterschaften in Oberhof verliefen mit Rang zehn für Rosenthal hingegen enttäuschend. Zum Abschluss der Saison fuhr sie beim Weltcup am Königssee mit Platz acht aber noch mal in die Top-10. Tags zuvor hatte sie beim Nationencup den dritten Platz belegt. In der Gesamtweltcupwertung erreichte Rosenthal Platz zehn.