W sezonie 2008/09 wygrała Cup of China i Skate America, jednak w finale Grand Prix w rodzimym Goyang przegrała z Japonką Mao Asadą o 2.2 pkt. Była to jedyna porażka w tym sezonie, gdyż Kim Yun-a została mistrzynią czterech kontynentów oraz mistrzynią świata. Na mistrzostwach czterech kontynentów pobiła rekord świata w programie krótkim 72.24 pkt, zaś poprawiła go na mistrzostwach świata (76.12 pkt) zostając pierwszą solistką, która przekroczyła granicę 75 pkt. Oprócz tego zostając mistrzynią świata ustanowiła pierwszy rekord świata w nocie łącznej powyżej 200 pkt, 207.71 pkt.
thumb|left|Program dowolny na igrzyskach olimpijskich w 2010 r. thumb|Ceremonia medalowa IO 2010, od lewej: Asada, Kim, Rochette W sezonie olimpijskim 2009/10 była wskazywana jako faworytka do złota olimpijskiego. Potwierdzała to wspaniałymi rezultatami w zawodach Grand Prix zwycięstwem w Skate America 2009 oraz Trophée Éric Bompard 2009, gdzie ustanowiła również rekord świata w programie dowolnym 210.03 pkt. W finale zwyciężyła po raz trzeci w karierze.