En 2015, lors des championnats d'Europe par équipes à Tcheboksary en Russie, Sergey Shubenkov remporte l'épreuve du 110 m haies et signe son troisième succès consécutif dans cette compétition. Le 4 juillet, il se classe troisième du meeting Areva et porte le record national à 13 s 06. Le 28 août 2015, il remporte la médaille d'or des championnats du monde, à Pékin. En tête à la mi-course, il parvient à conserver son avance jusqu'à la ligne d'arrivée en établissant le temps de , améliorant son propre record de Russie et descendant pour la première fois de sa carrière sous les 13 secondes. Il devance le Jamaïcain Hansle Parchment et l'Américain Aries Merritt. Le 26 mai 2016, Shubenkov remporte les Championnats de Russie par équipes en 13 s 24, après avoir réalisé en série 13 s 38.