Lors des championnats du monde 2020 à Anthloz-Anterselva, elle est à nouveau sacrée championne du monde de relais mixte avec la Norvège, puis remporte le lendemain son premier titre mondial individuel en gagnant le sprint. Elle poursuit son parcours sur le podium avec les médailles de bronze de la poursuite puis de l'individuel, avant de conserver avec Johannes Thingnes Bø le titre mondial du relais mixte simple. Elle remporte ensuite le relais dames avec Synnøve Solemdal Tiril Eckhoff et Ingrid Landmark Tandrevold, puis achève les Mondiaux 2020 par une victoire dans la mass-start grâce à un folle remontée depuis la place après les deux premiers tirs couchés. L'exploit est inédit : sept courses, sept médailles dont cinq en or. Ses performances exceptionnelles lors du grand rendez-vous de l'hiver ne lui permettent toutefois pas de terminer mieux que cinquième au classement général de la Coupe du monde 2019-2020.