A 2016-os sakkvilágbajnoki ciklusban Élő-pontszáma alaján indulhatott a 2014–2015-ös FIDE Grand Prix versenysorozaton, amelyen egy holtversenyes 3–7. (Baku 2014), egy holtversenyes 4–7. (Taskent 2014) és egy holtversenyes 6–9. helyezésével (Hanti-Manszijszk 2015) az összesítésben a 7. helyen végzett. Élő-pontszáma alapján 11. kiemeltként indulhatott a 2015-ös sakkvilágkupán, ahol többek között a nyolcaddöntőben visszavágva Dmitrij Andrejkinnek az előző ciklusban elszenvedett vereségért, a negyeddöntőben Sahrijar Mamedjarovot 4–2-re, Pavel Eljanovot 3,5–2,5-re legyőzve jutott a döntőbe, ahol a Peter Szvidler elleni 6–4-es győzelmével megnyerte a világkupát. Ezzel az eredményével kvalifikálta magát a világbajnokjelöltek versenyébe, amelyet az utolsó fordulóban a vele azonos pontszámmal álló olasz Fabiano Caruana elleni győzelmével megnyert, így ő szerzett jogot a regnáló világbajnok Magnus Carlsen kihívására. A világbajnoki döntő 6–6 arányú döntetlennel ért véget, a rájátszást Carlsen 3–1 arányban megnyerte, és megvédte világbajnoki címét.