Tamgho returnerte til friidrettskonkurranser i mai 2013 etter et fravær på 22 måneder. Han hadde tidligere hoppet hele innendørssesongen 2013 for å konsentrere seg om sine forberedelser til VM i Moskva. Han vant en gullmedalje i VM i Moskva i 2013 i med et hopp på 18,04 meter i finalen, noe som gjorde ham til den tredje beste mannlige tresteghopperen i historien, bak Jonathan Edwards og Kenny Harrison. Tre av hans fem hopp var ugyldige. Han var bare to centimeter over merket på sitt andre og tredje hopp og seks centimeter over merket på sitt femte. Bare hans første (17.65 m) og fjerde hopp (17.68 m) var godkjente hopp. På sitt sjette og siste hopp hoppet han godkjent over 18-metersmerket for første gang i sitt liv. Tamgho ble den første franske mannlige VM-medaljøren i tresteg noensinne og den første franske VM-gullvinneren siden 2005.