I USA-mesterskapet i friidrett 2011 i juni vant han både sitt innledningsheat og sin semifinale, men i finalen ble han slått av Walter Dix (9,94), og kom dermed på 2.-plass med tiden 9,95. Michael Rodgers kom på 3.-plass i dette løpet. Gatlin ble tatt ut til VM i friidrett 2011 i Daegu i Sør-Korea. I juli vant han Meeting de Atletismo i Madrid, med tiden 10,10, foran Dwain Chambers. I VM greide han imidlertid bare 10,23 i semifinalen, som var 13. beste tid, og kom dermed ikke til finalen. Han løp med smerter i beina i VM, fordi han hadde fått frostskader i beina rett før VM, da han skulle i kuldekammer for restitusjon etter trening, men hadde på seg våte sokker, som frøs fast til beina. I Diamond League 2011 deltok han i Eugene Prefontaine Classic, der han kom på 6.-plass, og i Memorial van Damme, der han kom på 4.-plass. I november 2011 løp han 100 meter på 9,45 på det japanske TV-shower , ved hjelp av en kraftig vindmaskin som ga medvind på over 25 m/s.