Stoch został powołany na rozpoczynające się 18 marca MŚ w lotach 2010 w Planicy. Zajął trzecie miejsce w serii kwalifikacyjnej, oddając skok na 201,5 m. W pierwszej serii konkursu indywidualnego skoczył 186,5 m i był 22. W drugiej serii przekroczył o 7,5 metra granicę dwustu metrów, dzięki czemu został tymczasowym liderem konkursu. Po pierwszym dniu rywalizacji Stoch był na 17. miejscu. Następnego dnia, w trzeciej próbie Stoch uzyskał 203,5 m, co przy długiej próbie Johana Remena Evensena spowodowało spadek Polaka o jedną pozycję. W ostatniej rundzie Stoch poprawił o 7,5 metra swój rekord życiowy, lądując na 218 metrze i obejmując prowadzenie z przewagą 24,3 punktu nad dotychczas przewodzącym stawce skoczków Uhrmannem. Ostatecznie zajął 16. miejsce w klasyfikacji konkursu indywidualnego. W konkursie drużynowym uzyskał 197,5 metra w pierwszej serii. W drugiej serii skoczył na najdalszą odległość – uzyskał 222,5 metra, co było jego nowym rekordem osobistym. Dobry skok Stocha dał reprezentacji Polski szansę na medal, którą jednak straciła przez słabą próbę Łukasza Rutkowskiego. Polska zajęła 4. miejsce.