Ook in 2020 wisten de teamsprinters de wereldtitel te behalen, ditmaal met overmacht. Op het WK in Berlijn reden Lavreysen, Van den Berg, Hoogland en Büchli tweemaal een wereldrecord. In de finale waren zij ruim een seconde sneller dan regerend olympisch kampioen Groot-Brittannië. Een dag later won Lavreysen de gouden medaille op de keirin, na een bijna twee rondes durende sprint. En op 1 maart maakte hij de hattrick compleet: in de finale van de WK sprint klopte hij opnieuw Jeffrey Hoogland. Daarmee won hij zijn zesde wereldtitel, en werd hij de meest succesvolle Nederlandse baanwielrenner op Wereldkampioenschappen aller tijden; Piet Moeskops, Gaby Minneboo en Theo Bos wonnen vijf wereldtitels. Bovendien was hij de eerste baanwielrenner in de geschiedenis die op een WK driemaal goud won. In de maanden hierna heeft hij meer tijd besteed aan zijn bachelorstudie bedrijfskunde aan de Open Universiteit. Dit was vanwege de sluiting van trainingslocaties en het uitstellen van de Olympische Zomerspelen 2020 vanwege de wereldwijde uitbraak van COVID-19.