OL-sesongen 2013-14 begynte Hanyu med å vinne Finlandia Trophy 2013. Han kom på 2.-plass i begge Grand Prix -konkurransene sine, og vant Grand Prix -finalen med 293.25 poeng sammenlagt og ny verdensrekord på 99.84 poeng i kortprogrammet. Under Vinter-OL 2014 deltok han i lagkonkurransen. Han gikk kun kortprogram, men vant kategorien sin og ga dermed Team Japan 10 poeng. De endte på 5.-plass sammenlagt. I den individuelle konkurransen slo han sin egen verdensrekord i kortprogrammet med 101.45 poeng, og ble dermed første kunstløper til å få over 100 poeng i kortprogrammet. Han fikk 178.64 poeng i friløpet, noe som gjorde ham til olympisk mester. Det var Japans andre olympiske gullmedalje i kunstløp, kun etter Shizuka Arakawas gull i 2006. Han endte sesongen med å vinne VM 2014 på «hjemmebane».