Op de wereldindoorkampioenschappen van 2001 in Lissabon nam Trammell wraak op García, die hem in Sydney van het olympisch goud had afgehouden. Hij versloeg de Cubaan in de finale van de 60 m horden met 6,51 om 6,54, Hiermee plaatste hij zichzelf in de favorietenrol op de hierop volgende WK's outdoor. Die rol maakte hij op de WK in Edmonton later dat jaar nog niet waar. Daar sneuvelde hij reeds in de halve finale. Twee jaar later deed hij het veel beter. Op de WK in Parijs moest hij op de 110 m horden slechts in zijn landgenoot Allen Johnson zijn meerdere erkennen (13,12 om 13,20) en veroverde hij het zilver. De Chinees Liu Xiang bleef hij echter met driehonderdsten voor. In 2005 eindigde hij op de WK in Helsinki echter slechts als vijfde. Op de WK indoor van 2006 in Moskou won hij zijn tweede gouden medaille op de 60 m horden en veroverde hij brons op de 60 m. In 2007 won hij zilver op de WK in Osaka en goud op de wereldatletiekfinale in Stuttgart. In 2009, tijdens zijn vijfde optreden op een WK, die van Berlijn, veroverde Trammell zijn derde zilveren medaille. Deze keer moest hij in Ryan Brathwaite uit Barbados zijn meerdere erkennen, die hem met 0,01 seconde verschil (13,14 om 13,15) de loef afstak. De man uit Barbados vestigde met zijn prestatie een nationaal record. Op de WK indoor van 2010 ten slotte veroverde Trammell met zilver op de 60 m horden zijn vierde en laatste WK indoor medaille.