Le , Kevin Mayer commence son heptathlon des Championnats du monde en salle de Birmingham, dont il est le favori : lors de la première épreuve, le 60 m, le Français bat son record personnel en , malgré un très mauvais départ ( de temps de réaction). Il entame ainsi la compétition à la deuxième place du classement général derrière le Canadien Damian Warner, qui compte d'avance. Au saut en longueur, seconde épreuve de la journée, Mayer améliore d'un centimètre son record personnel, pour le porter à , et revient à deux points de Warner, auteur de . Grâce à un jet à , le meilleur de tous les athlètes engagés, au lancer du poids, il prend ensuite la tête du classement général avec , devant Warner () et l'Allemand Kai Kazmirek (). En hauteur, il saute et mène au classement après la première journée de compétition. Le lendemain, il réalise au 60 m haies le temps de , tandis que Warner court en , ce qui le ramène à du Français. Mais à la perche, le Français ne saute que , performance moyenne pour lui. Il reste devant le Canadien, qui saute , soit d'avance avant la dernière épreuve. Physiquement et mentalement diminué, Mayer hésite à prendre part à la dernière épreuve, le 1 000 m. Finalement, il prend part à l'épreuve en sachant qu'il doit rester à moins de de Warner, sinon le titre lui échapperait. Le Canadien remporte la course en , record personnel, tandis que Mayer boucle les cinq tours en , soit après. Cette marge lui permet ainsi de remporter le titre mondial avec , le second meilleur total de sa carrière ainsi qu'une meilleure performance mondiale de l'année, et de devancer Damian Warner de seulement , auteur par ailleurs d'un record du Canada. L'Estonien Maicel Uibo remporte la médaille de bronze avec , record personnel. Il devient le second Français sacré dans la discipline, après Christian Plaziat, victorieux en 1995 à Barcelone.