En , il passe un autre cap, celui de la victoire en Coupe du monde, s'imposant sur le trente kilomètres libre de La Clusaz en battant cete fois-ci Northug et Alexander Legkov sur la dernière ligne droite. Cependant, il n'est pas autorisé à prendre le départ du Tour de ski en raison d'un taux d'hémoglobine trop élevé. Plus tard dans l'hiver, Vylegzhanin s'illustre de nouveau à l'occasion des Championnats du monde à Oslo, où il gagne deux nouvelles médailles d'argent, d'abord sur le skiathlon, et pour finir le cinquante kilomètres libre, à chaque fois battu de peu par Northug. En 2012, il connaît la chance de gagner devant le public russe de Rybinsk a l'occasion du skiathlon.