L’art d’Ona Carbonell dins la piscina va tornar a brillar en el mundial de Gwangju (Corea del Sud), que es va disputar aquest estiu i en el qual va guanyar dues medalles de plata i una de bronza, i va arribar a la xifra de 23 medalles guanyades en set mundials diferents. És la nedadora amb més medalles mundials. La natació artística i el waterpolo, amb dues medalles de plata en nois i noies, van tornar a ser les modalitats que van pujar al podi en un mundial, perquè aquest cop la natació no va tenir uns resultats tant destacats.

En el mundial de Gwangju la barcelonina va acabar en la segona posició en el solo lliure i el solo tècnic, mentre que en la rutina especial per equips va aconseguir la tercera plaça. Això va fer que arribés a 23 medalles en els mundials: una d’or –en el combo l’any 2009–, onze de plata i onze més de bronze. En el mundial coreà Ona Carbonell novament va ser superada en les proves individuals per les nedadores russes, mentre que ella va mantenir per darrere les representants japoneses i ucraïneses. La barcelonina es va convertir és la nedadora amb més medalles mundials, 23, per davant de la russa Svetlana Romaixina, que va aconseguir tres ors a la localitat coreana i va arribar a la xifra de 21 medalles en set mundials, totes d’or. Ona Carbonell és la tercera esportista amb més medalles en mundials FINA, només per darrere dels nedadors nord-americans Michael Phelps (33) i Ryan Lochte (27).

Dos mesos després dels seus èxits en el mundial Ona Carbonell va anunciar la seva retirada temporal de la natació artística per dedicar més temps a la seva família. La nadadora barcelonina va renunciar així a disputar els Jocs Olímpics de Tòquio.