Cuối năm 2009, Trần Thị Hương Giang được công ty người mẫu PL đề cử đại diện cho Việt Nam tham dự Hoa hậu Thế giới 2009 tại Nam Phi.[7]

Trước khi dự thi, cô không được nhiều người tin tưởng vào việc sẽ giúp Việt Nam tỏa sáng tại cuộc thi do đã không đạt được vị trí cao tại các cuộc thi sắc đẹp trước đó. Nhưng sau khi lọt vào Top 12 Hoa hậu Bãi biển, rồi xuất sắc đạt Á hậu 1 Hoa hậu Siêu mẫu (thành tích cao nhất của Việt Nam tại phần thi này cùng với Lương Thùy Linh ở Hoa hậu Thế giới 2019) thì Hương Giang đã được chú ý hơn trong dàn thí sinh. Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng nhờ tỉ phú Hoàng Kiều đã hứa hẹn đăng cai tổ chức HHTG vào năm sau đó cũng như mời chủ tịch cuộc thi và đương kim hoa hậu về thăm Việt Nam để triển khai kế hoạch nên cô đã được ưu ái hơn ở cuộc thi này. Kết quả, Hương Giang được xướng tên trong Top 16 cuối cùng của cuộc thi.[8]

Vào năm 2010, Chuyên trang sắc đẹp quốc tế Globalbeauties công bố Hương Giang đạt được danh hiệu Top 3 Đệ nhất mỹ nhân đương đại, Top 10 Gương mặt người đẹp của năm. Sau đó, Hương Giang còn có tên trong Top 10 Miss Grand Slam (Hoa hậu của các hoa hậu) cùng với Á hậu 1 Hoa hậu Trái Đất 2009 Sandra Seifert đến từ Philippines, xếp vị trí thứ 6 cùng danh hiệu Hoa hậu của các hoa hậu Châu Á. Đây là thành tích cao nhất của Việt Nam tại đường đua này. Mặc dù, đây là cuộc bình chọn của một trang web với các giám khảo là các fan hâm mộ sắc đẹp, không có tên tuổi nổi bật nhưng danh hiệu này cũng được báo chí và Hương Giang sử dụng như danh hiệu chính thức để hoạt động trong làng giải trí Việt.[9]