Sie gehörte zum Kader der USA für die Weltmeisterschaft 2011 in Deutschland. Beim ersten WM-Spiel gegen Nordkorea wurde sie in der 79. Minute beim Stand von 2:0 eingewechselt. Im zweiten WM-Spiel gegen Kolumbien erzielte sie in der 50. Minute das Tor zum 2:0. Im Torjubel griff sie sich eines der Außenmikros am Spielfeldrand und sang zur Erheiterung der Zuschauer Born in the USA. Im Viertelfinale gegen Brasilien, das die USA nach einem 2:2 n.V. mit 5:3 im Elfmeterschießen gewannen, schlug sie die Flanke zum Ausgleichstor von Abby Wambach und war im Elfmeterschießen als vierte US-Schützin erfolgreich. Im Halbfinale gegen Frankreich wurde sie in der 65. Minute eingewechselt. In der 82. Minute gab die die Vorlage zum Tor zum 3:1-Endstand durch Alex Morgan. Im Finale stand sie in der Startelf und machte insbesondere über die linke Seite viel Druck. In der 69. Minute schickte sie mit einem langen Pass aus der eigenen Hälfte Alex Morgan, die diesen aufnahm und den 1:0-Führungstreffer erzielte. Da die Japanerinnen sowohl diesen als auch den erneuten Führungstreffer durch Wambach ausglichen, kam es zum Elfmeterschießen, das Japan mit 3:1 gewann. Da Rapinoe in der 114. Minute ausgewechselt worden war, kam sie beim Elfmeterschießen nicht zum Einsatz.