26 maja 2007 przystąpił do rewanżowej walki o tytuł mistrza świata federacji IBF z Cunninghamem. Tym razem zwyciężył Amerykanin, pokonując Polaka dwa do remisu. Była to druga porażka Włodarczyka na zawodowym ringu. 20 października tego samego roku po raz drugi w karierze zdobył wakujący pas federacji IBC, pokonując w pierwszej rundzie przez nokaut Dominique’a Alexandra.
16 maja 2009 stoczył pojedynek z Giacobbe Fragomenim o tytuł mistrza świata federacji WBC. Po 12. rundach sędziowie orzekli remis, choć w dziewiątej rundzie Włoch był liczony. 16 maja 2010 zdobył pas federacji WBC w kategorii junior ciężkiej, pokonując Giacobbe Fragomeniego poprzez techniczny nokaut w ósmej rundzie. 31 lipca tego samego roku został uhonorowany przez federację WBC statuetką za „najbardziej dramatyczną walkę 2009”. 25 września 2010 obroł pas mistrza świata federacji WBC w kategorii junior ciężkiej, pokonując Jasona Robinsona jednogłośnie na punkty po 12 rundach (w stosunku 117-111, 115-113 i 116-112)