Sélectionnée dans l'équipe des États-Unis lors des Championnats du monde en salle de Doha, elle remporte la médaille de bronze du 800 mètres en établissant en 1 min 59 s 60 un nouveau record personnel. Elle est devancée par la Russe Mariya Savinova et la Britannique Jennifer Meadows. En juin à Des Moines, Alysia Johnson s'adjuge son premier titre de championne des États-Unis dans le temps de 1 min 59 s 87 devant sa compatriote Maggie Vessey. Elle termine troisième du classement général de la Ligue de diamant 2010 derrière Janeth Jepkosgei et Mariya Savinova, s'imposant à deux reprises : à Gateshead et lors du meeting Herculis de Monaco où elle améliore son record personnel en 1 min 57 s 34.