Bjørgen var storfavoritt foran VM i Holmenkollen. Hun innfridde allerede på den innledende sprinten i fristil der hun vant foran Arianna Follis og Petra Majdič. 26. februar tok hun sin andre gullmedalje, da på 15 km dobbel jaktstart. Etter å ha gått sammen med Justyna Kowalczyk og Therese Johaug store deler av løpet, rykket Bjørgen ifra dem like før mål, og vant med margin på 7,5 sekunder på førstnevnte. Bjørgen vant også 10 km klassisk med intervallstart, 4,1 sekund foran Justyna Kowalczyk. Bjørgen gikk ankeretappen på det norske stafettlaget som vant 4×5 km stafett. Der gikk hun sammen med Vibeke Skofterud, Therese Johaug og Kristin Størmer Steira. På den avsluttende 30 km fristil ble Bjørgen nummer to etter at Therese Johaug rykket fra og vant en suveren seier. Bjørgen endte dermed med fire gull og én sølv i VM, og kunne med rette for andre gang tituleres «VM-dronning».