Uchimura saavutti kuusiottelun ja joukkuekilpailun olympiahopeaa Pekingissä 2008. Permannolla hän oli viides. Vuoden 2009 MM-kilpailuissa Uchimura voitti maailmanmestaruuden kuusiottelussa 2,575 pisteen erolla hopeamitalistiin. Lisäksi hän oli permannolla neljäs ja rekillä kuudes. Seuraavissa MM-kilpailuissa Uchimura uusi kuusiottelun mestaruutensa, saavutti hopeaa permannolla ja joukkuekilpailussa sekä pronssia nojapuilla. Tokion MM-kilpailuissa 2011 Uchimura voitti kolmannen peräkkäisen kuusiottelun maailmanmestaruuden kaikkien aikojen ensimmäisenä miestelinevoimistelijana. Hän voitti myös kultaa permannolta, hopeaa joukkuekilpailusta ja pronssia rekiltä sekä oli neljäs nojapuilla, viides hevosella ja kuudes renkailla.