Im Jahr darauf verbesserte er sich weiter und qualifizierte sich mit einem Sprung über 5,80 m für die Weltmeisterschaften 2009 in Berlin. In der Qualifikation sprang er noch 5,65 m, hatte im Finale aber nur einen gültigen Versuch bei 5,50 m und wurde Vierzehnter. Beim Hallen-Meeting im Februar 2010 in Leipzig überquerte Mohr 5,83 m und sicherte sich zwei Wochen später den Titel des Deutschen Hallenmeisters vor Alexander Straub und Raphael Holzdeppe. Damit qualifizierte er sich gemeinsam mit Straub für die Hallenweltmeisterschaften in Doha. Dort gewann er die Silbermedaille hinter dem Australier Steve Hooker und vor Straub. Beim Auftaktwettbewerb zur Diamond League am 23. Mai 2010 in Shanghai übersprang Mohr als Einziger die 5,70 m und sicherte sich den Premierensieg bei dieser Veranstaltungsreihe. Bei den Deutschen Meisterschaften 2011 in Kassel siegte er mit einer überquerten Höhe von 5,72 m. Bei den Weltmeisterschaften 2011 in Daegu wurde er mit überquerten 5,85 m Fünfter.