Un año después en el Campeonato Mundial de Natación de 2009 que se disputó en Roma, Lochte acumuló 4 oros, 200 y 400 metros estilos y los relevos 4 x 100 metros y 4 x 200 mestros estilo libre; y un bronce en la prueba de 200 metros espalda, batiendo además los récords del mundo en los 200 metros estilos y en el relevo.