In het seizoen 2006-2007 behaalde Vonn drie zeges, twee op de afdaling en één op de Super G. Op de Wereldkampioenschappen alpineskiën 2007 in het Zweedse Åre won zij op zowel de afdaling als de Super G de zilveren medaille, op de supercombinatie werd ze gediskwalificeerd. Het seizoen daarna, 2007-2008, won Vonn zes wereldbekerwedstrijden. Vijf keer op de afdaling en één op de supercombinatie. Aan het eind van het seizoen mocht de Amerikaanse zowel de algemene wereldbeker als die op de afdaling in ontvangst nemen. In het seizoen 2008-2009 behaalde Vonn negen zeges waarvan vier op de Super G, twee op de slalom, twee op de afdaling en één op de supercombinatie. In Val d'Isère nam ze deel aan de wereldkampioenschappen alpineskiën 2009. Op dit toernooi behaalde de Amerikaanse op de openingsdag haar eerste wereldtitel, op de Super G, een paar dagen later gevolgd door de wereldtitel op de afdaling. Vonn deed ook mee op de andere evenementen zoals de slalom en de combinatie. Dat ging niet goed, omdat Vonn haar duim had opengesneden aan een champagnefles. Tijdens de Olympische Winterspelen van 2010 in Vancouver veroverde ze de gouden medaille op de afdaling, daarmee was ze de eerste Amerikaanse vrouw die de olympische afdaling won, en de bronzen medaille op de Super G. Op de overige drie onderdelen, slalom, reuzenslalom en supercombinatie wist ze niet te finishen. In het &lt;a href="wereldbeker%20alpineski%C3%ABn%202009/2010"&gt;seizoen 2009/2010&lt;/a&gt; prolongeerde ze de eindzege in de algemene wereldbeker, daarnaast won zo ook de klassementen op de afdaling, de Super G en de supercombinatie.