В 1973 году победил на межзональном турнире в Ленинграде (1-2 места с Виктором Корчным) и в 1974 году успешно преодолел все ступени претендентских матчей (в четвертьфинале выиграл у Льва Полугаевского , в полуфинале — у Бориса Спасского, в финале — у Виктора Корчного). В этом же году получил звание Заслуженного мастера спорта СССР по шахматам. Начал усиленную подготовку к матчу с Фишером, однако весной 1975 года Фишер после длительных переговоров с ФИДЕ отказался от матча с претендентом, и Анатолий Карпов был провозглашён двенадцатым чемпионом мира по шахматам.
После распада прежней системы чемпионатов мира Анатолий Карпов стал трижды чемпионом мира по версии ФИДЕ, выиграв матчи с Яном Тимманом в 1993 году, с Гатой Камским в 1996 году и первый чемпионат-турнир по олимпийской системе 1998 года, в финале одолев Виши Ананда.