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 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 thực sự tỏa sáng và nổi bật giữa dàn thí sinh. Với lợi thế là chiều cao tốt, nụ cười tỏa sáng và vẻ đẹp Á Đông rạng rỡ, Hương Giang đã xuất sắc được xướng tên trong Top 16 thí sinh xuất sắc nhất từ chính sự lựa chọn của Ban Giám khảo.[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), 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.[9]