A 2007-es világbajnoki ciklusban a 2005-ben Varsóban megrendezett sakk-Európa-bajnokságon elért eredménye alapján szerzett kvalifikációt a 2005-ös sakkvilágkupán való indulásra. A 128 versenyző között a 97. helyre rangsorolt Carlsen a világkupán az első körben a grúz Zurab Azmaiparasvili ellen 3−1-re, a másodikban a tadzsik Farrukh Ammonatov ellen 1,5−0,5-re, a harmadikban a bolgár Ivan Cseparinov ellen 3−1-re győzött, míg a nyolcaddöntőben az orosz Jevgenyij Barejevtől 2,5−1,5 arányú vereséget szenvedett. Ebben a világbajnoki ciklusban a világkupa első 10 helyezettje juthatott tovább a világbajnokjelöltek versenyének 16 fős mezőnyébe, ezért a nyolcaddöntő vesztesei között páros mérkőzések keretében döntöttek a 9−16. hely sorsáról. A helyosztó mérkőzések során először a 15. kiemelt francia Joël Lautier ellen győzött 1,5−0,5-re, majd a 22. kiemelt orosz Vlagyimir Malahovot verte rájátszás után 3,5−2,5-re. A 9. helyért játszott mérkőzésen rájátszás után kapott ki 3−1-re a 13. kiemelt amerikai Gata Kamskytól, de a 10. helyezéssel is jogot szerzett a világbajnokjelöltek versenyén való indulásra. A 2007. május−júniusban az oroszországi Elisztában megrendezett világbajnokjelöltek versenyén a 16 játékos először egyenes kieséses rendszerben hatjátszmás páros mérkőzés keretében mérkőzött, amelyen Carlsen az örmény Levon Aronján ellen 3−3-as eredményt ért el, de a hosszabbítást Aronjan 4−2-re nyerte, és 7−5-ös összesítéssel ő jutott tovább.