Under finalen på mesterskapets siste dag, søndag 23. august, åpnet han også svakt med 77,80 i første kast, og lå som nummer fem før andre kast, uten at konkurrentene heller hadde prestert store lengder. Thorkildsens andre kast landet på 89,59 meter, og han ledet med over seks meter på nummer to, Guillermo Martínez fra Cuba. Thorkildsens tredje kast var på 88,95 før han tråkket dødt på det fjerde og stod over de to siste kastene. Martínez økte til 86,41 i sitt siste kast, mens Yukifumi Murakami fra Japan overraskende tok bronse med 82,97 meter. Duellen med finske Tero Pitkämäki uteble da finnen var plaget med sykdom og feber, og fikk en beskjeden femteplass med 81,90 meter.