En début d'année 1967, au Tour de Sardaigne, Merckx gagne deux étapes, mais se montre vulnérable en descente, où il chute. Il remporte peu après son deuxième Milan-San Remo, puis la semi-classique belge Gand-Wevelgem fin-mars. Battu au Tour des Flandres, dont il prend la troisième place, il gagne sa première Flèche wallonne fin avril après une attaque en solo mais rate de peu une première victoire sur la Doyenne battu sur la piste en cendrée de Rocourt par Walter Godefroot. À la fin de ce printemps, il dispute son premier Tour d'Italie. Alors qu'il n'a encore jamais disputé de compétition en haute montagne, il s'impose lors de la douzième étape à l'issue de l'ascension du Blockhaus. Il récidive deux jours plus tard, à , cette fois à l'issue d'une arrivée groupée. À la lutte pour les premières places du classement général, il lâche prise au passo del Tonale, lors de la , victime d'un coup de froid, et termine neuvième de ce "Giro". Durant l'été, Merckx est endeuillé par la mort de son coéquipier et mentor Tom Simpson, qui s'effondre sur les pentes du mont Ventoux durant le Tour de France. Eddy Merckx est le seul coureur du continent à se déplacer en Angleterre pour ses funérailles. Au début du mois de septembre, il empoche son premier titre de champion du monde à Heerlen aux Pays-Bas, devançant au sprint le Néerlandais Jan Janssen et l'Espagnol Ramón Sáez.