En , elle conserve ses deux médailles d'or aux championnats d'Afrique à Maurice : sur 100 m haies en s'imposant dans le temps de 12 s 57 avec un vent arrière de 4 m/s supérieur à la limite autorisée, et au titre du relais 4 × 100 m (44 s 45). Elle remporte ensuite le meeting de Paris en 12 s 41, améliorant son record d'Afrique d'un centième[9].
Le , aux championnats du monde de Eugene, Tobi Amusan améliore en séries son propre record d'Afrique (12 s 41) en réalisant 12 s 40. Le lendemain, lors des demi-finales, elle améliore de manière inattendue le record du monde de la discipline en 12 s 12 (+ 0,9 m/s), abaissant de huit centièmes de seconde la marque de l'Américaine Kendra Harrison datant de 2016, Harrison terminant d'ailleurs deuxième de cette demi-finale en 12 s 27[10]. Deux heures plus tard, en finale, Tobi Amusan s'impose et remporte son premier titre mondial, en signant le temps de 12 s 06, nouveau record du monde. Malheureusement, en raison d'un vent arrière de 2,5 m/s, cette performance n'est pas homologuée. Premier athlète, homme et femme confondus, du Nigeria à devenir champion du monde en athlétisme, elle devance sur le podium dans la course la plus rapide et dense de l'histoire, la Jamaïcaine Britany Anderson (12 s 23) et la championne olympique en titre porto-ricaine Jasmine Camacho-Quinn (12 s 23)[11].
Début lors des Jeux du Commonwealth de Birmingham, elle conserve son titre du 100 m haies en établissant un nouveau record de la compétition en 12 s 30[12], et remporte également la médaille d'or du relais 4 × 100 m avec ses coéquipières du Nigeria (Favour Ofili, Rosemary Chukwuma et Nzubechi Grace Nwokocha), en établissant un nouveau record d'Afrique en 42 s 10[13]. Mais la performance est finalement annulée en raison du dopage de Chukwuma[14].
Elle remporte pour la seconde fois de sa carrière le trophée de la Ligue de diamant en s'imposant en 12 s 29 lors de la finale à Zurich. Fin , elle est élue athlète féminine africaine de l'année[15].
Suspension provisoire (2023)
Le 18 juillet 2023, Tobi Amusan remporte le Mémorial István-Gyulai à Székesfehérvár 12 s 35, puis annonce quelques heures plus tard être suspendue provisoirement par l'Athletics Integrity Unit (AIU) pour avoir manqué trois contrôles anti-dopage en douze mois. L'athlète encourt jusqu'à deux ans de suspension[16].