Etter Tour de Ski ble han syk, og han stod over mange verdenscuprenn for å bli frisk til VM i Liberec. I VM tok han sin første individuelle VM-tittel på 30 km dobbel jaktstart den 22. februar 2009, da han spurtet fra svenske Anders Södergren og italieneren Giorgio Di Centa. Fem dager senere spurtbeseiret han Axel Teichmann som ankermann på 4 x 10 km stafett. Northug og Teichmann lå likt til like før mål, men Northug rykket ifra og til slutt kom han i mål 2,6 sekunder foran tyskeren. På VMs siste dag, den 1. mars 2009, tok han sitt tredje gull på 50 km fristil fellesstart, 7 tidelssekunder foran russiske Maksim Vylegzjanin og 2 sekunder foran tyske Tobias Angerer.