Kolejny indywidualny medal zdobyła podczas mistrzostw świata w Anterselvie w 2007 roku, gdzie była trzecia w biegu masowym. W zawodach tych uległa dwóm innym Niemkom: Andrei Henkel i Martinie Glagow. Na tej samej imprezie razem z Glagow, Henkel i Magdaleną Neuner zdobyła także złoty medal w sztafecie. Z rozgrywanych rok później mistrzostw świata w Östersund ponownie wróciła bez indywidualnego medalu. Niemki z Wilhelm w składzie obroniły za to tytuł mistrzowski w sztafecie. Najwięcej medali Wilhelm zdobyła na swoich ostatnich zawodach tego cyklu, mistrzostwach świata w Pjongczangu w 2009 roku. Najpierw zwyciężyła w sprincie, wyprzedzając inną Niemkę – Simone Hauswald i Rosjankę Olgę Zajcewą. W biegu pościgowym nie obroniła pierwszej pozycji, w strzelaniu pudłując 6 razy. Ostatecznie na metę dotarła jako druga, za Heleną Jonsson. Trzy dni później zwyciężyła w biegu indywidualnym, plasując się przed Teją Gregorin ze Słowenii i Norweżką Torą Berger. Zdobyła też kolejny srebrny medal w sztafecie.