Neuner on menestyksekkäin naisbiatlonisti maailmanmestaruuskilpailuissa. Hän on voittanut seitsemäntoista mitalia, kaksitoista kultaa, neljä hopeaa ja yksi pronssia. Neuner voitti kolme titteliä (sprintti, takaa-aja ja risteily) vuoden 2007 maailmanmestaruuskilpailussa Antholzissa Italiassa. Vuotta myöhemmin vuonna 2008 Östersundin maailmanmestaruuskilpailussa hän voitti jälleen kolme kultamitallia, voittaen joukko-alku-, risteily- ja seka-risteilytapahtumat. Neuner ei voittanut mestaruutta vuoden 2009 MM-kisoissa.
Pyeongchangissa, Etelä-Koreassa; hänen paras tuloksensa oli hopeamitalja risteilytapahtumassa. Hän voitti toisen kultaisen mestaruutensa Khanty-Mansiyskissä, Venäjällä, vuonna 2010. Vuoden 2011 maailmanmestaruuskilpailussa hän voitti vielä kolme titteliä (sprintti, massapäästä, risteily) ja kaksi hopeamitallia (pursuit ja sekoitettu risteily). Neuner voitti viimeisillä mestaruuksillaan vuonna 2012 maailmanmestaruuden yksitoista kertaa (sprintti) ja kaksitoista kertaa (reilut), sekä neljännen hopeamitalonsa (pursuit) ja ensimmäisen pronssimitalonsa (sekoitettu reilut).