3. mars 2007 fikk hun sin VM-debut, i VM i Sapporo, med en overraskende bronsemedalje på avslutningsdistansen 30 km fellesstart, klassisk. Det etter to fall i begynnelsen av løpet. 18 år gammel ble hun dermed tidenes yngste medaljevinner i et VM i langrenn. To uker senere tok hun gull i stafett og bronse på 10 km jaktstart i junior-VM på ski 2007 i Tarvisio. Johaug avsluttet sesongen med å vinne sitt første NM-gull i seniorklassen. Med hele norgeseliten på plass vant hun 30 km fellesstart i ren utklassingsstil.