2007 Głównym celem dla Thorkildsena w roku 2007 były mistrzostwa świata w Osace. Norweg chciał także rzucić dalej niż wynosił rekord Norwegii starym modelem oszczepu – 91,72, który należał do Terje Pedersena. Sezon zaczął od startów w Dakarze i Dosze, gdzie osiągnął odpowiednio 81,10 i 86,39. Lepsza forma przyszła na mistrzostwa świata, które odbywały się na przełomie sierpnia i września w Japonii. W eliminacjach mistrzostw świata, 31 sierpnia, rzucił 82,33 i awansował do finału. W rozegranym 2 września finale w drugiej kolejce rzucił 88,61 i przegrywał z Finem Tero Pitkämäkim, który w tej samej serii posłał oszczep na odległość 89,16. W ostatniej serii Thorkildsen rzucił 87,33 i tym samym nie poprawił swojej drugiej pozycji. Tero Pitkämäki w ostatnim rzucie poprawił swój najlepszy wynik, mimo iż miał już zapewniony złoty medal, osiągając 90,33.
2008 W roku 2008 w Pekinie odbywały się igrzyska olimpijskie, podczas których Norweg bronił tytułu mistrzowskiego wywalczonego przed czterema laty w Grecji. Eliminacje odbyły się 21 sierpnia – Norweg z dziewiątym wynikiem eliminacji (79,85) awansował do finału. W finale, który odbył się 23 sierpnia, Thorkildsen prowadził już od pierwszej kolejki przez cały konkurs.