За результатами виступів упродовж сезону і модельних тренувань на «Круглому Озері» увійшла до складу команди на чемпіонат світу 2010, де планувала завоювати медалі на брусах, в опорному стрибку та у багатоборстві. Спеціально до чемпіонату Алія ускладнила програму в опорному стрибку, вивчивши складний стрибок з базовою вартістю 6,5 (на той момент) — «2,5 гвинта Юрченко». Своїм виступом у кваліфікації Алія підтвердила серйозність своїх намірів, вийшовши з першим результатом у фінал багатоборства і відібравшись у фінал всіх 4 окремих видів, що востаннє вдавалося Світлані Хоркіній 1997 року. У фіналі багатоборства Алія завоювала золоту медаль з результатом 61,032 бала, випередивши на 1,034 бала китайську гімнастку Цзян Юйюань. Російською гімнасткою, яка стала чемпіонкою світу в особистому багатоборстві, до Алії була Світлана Хоркіна, яка була першою 2003 року в американському Анагаймі. Крім золотих медалей у командній та індивідуальній першості, Алія тричі ставала срібною призеркою в окремих видах багатоборства — опорному стрибку, брусах та вільних вправах. На колоді спортсменка впала і вибула з боротьби за медалі. У фіналі опорного стрибка Алія могла розраховувати не на срібло, а на золото, але в другій спробі судді оцінили складність стрибка в 5,7 бала замість 6,1. Керівники збірної Росії подали в Апеляційне журі Міжнародної федерації гімнастики протест, але його відхилили. У підсумку Алія, дебютантка чемпіонату, завоювала найбільшу кількість медалей на чемпіонаті — 5 (2 золота і 3 срібла), що дозволило збірній Росії посісти друге загальнокомандне місце після Китаю.