2010 alt=Mustafina Wszechstronny Mistrz Świata 2010|lewo|mały|Mustafina Wszechstronny Mistrz Świata 2010 Mustafina rozpoczęła karierę w rangach seniorek w 2010 roku. Po zdobyciu srebrnego medalu na równoważni podczas Pucharu Świata w Paryżu, pojechała na drużynowe Mistrzostwa Europy w Birmingham, gdzie Rosjanki zdobyły drużynowe złoto. W indywidualnych finałach na przyrządach wywalczyła srebrne medale na poręczach i równoważni.
W październiku Alija była kluczową zawodniczką rosyjskiej kadry narodowej na Mistrzostwach Świata w Rotterdamie. Zapisała się w historii gimnastyki sportowej jako pierwsza zawodniczka od 1996 roku, która zakwalifikowała się do wszystkich możliwych finałów, plasując się na pierwszej lokacie w wieloboju, skoku i ćwiczeniach wolnych, czwartej na poręczach oraz szóstej na równoważni. W finale drużynowym, Mustafina uzyskała łączny wynik 60.932, dzięki czemu Rosja wygrała złoto, pokonując Amerykanki i Chinki. W finale wieloboju indywidualnego wygrała kolejny tytuł mistrzyni świata z rezultatem 61.032. W finałach na przyrządach zdobyła srebrne medale w skoku (15.066), na poręczach (15.600) i ćwiczeniach wolnych (14.766) oraz uplasowała się na siódmym miejscu na równoważni (po upadku) z wynikiem 13.766.