V roce [[2009]] se zúčastnil dlouho očekávaného souboje se světovým rekordmanem [[Usain Bolt|Usainem Boltem]] na [[Mistrovství světa v atletice 2009 - Muži 100 metrů|mistrovství světa]] v [[Berlín]]ě. Výsledkem byla nejrychlejší stovka historie (9,58 s -– Bolt) a stříbrná medaile pro Gaye. Časem 9,71 s se Tyson Gay stal druhým nejrychlejším mužem všech dob (dva lepší časy má na svém kontě už jen Bolt). Tento čas pak ještě o dvě setiny vylepšil v Šanghaji na konci sezóny.
=== Sezóna 2010 ===
V dubnu roku [[2010]] se stal Gay prvním sprinterem v historii, který dokázal překonal tři velké sprinterské hranice -– 100 metrů pod 10,00 s., 200 m pod 20,00 s. a 400 m pod 45,00 s., když zaběhl nový osobní rekord na 400 metrů časem 44,89 sekundy.<ref>http://www.iaaf.org/news/kind=100/newsid=56524.html</ref> Na tradičním mítinku v ulicích [[Manchester]]u dne 16. května 2010 zaběhl na rovné trati 200 metrů za 19,41 sekundy, v regulérních podmínkách by šlo o 4. nejrychlejší čas historie<ref>http://www.atletika.cz/Default.aspx?section=3&server=1&article=11498</ref>. Na mítinku ve Stockholmu pak v srpnu překvapivě porazil i Usaina Bolta časem 9,84 s (Bolt 9,97 s).
