I det siste løpet tok Varholm ledelsen på andre siden av distansen og kom i mål på 46,89 sekunder. Den britiske Virgin-hekkeløperen Kyron McMaster tapte for ham med nesten et halvt sekund eller 0,45 sekunder, mens amerikanske Ray Benjamin kom i mål ytterligere 0,22 sekunder senere.
Estlands topphekkeløper Rasmuss Megi ble nummer sju på 48,33 sekunder.
Warholm (27) vant også gullmedaljer i 2017 og 2019 mesterskap, men fjorårets mislykkede siste runde tvang ham til å nøye seg med sjuende.
I mellomtiden vant britiske Josh Kerr gullmedaljen på 1500 meter i friidretts-VM, og slo Warholms landsmann Jacob Ingebrigtsen til mål.
Kerr, rangert som sjuende i verden på vei inn i finalen, kom i mål på tre minutter og 29,38 sekunder, og la til en verdensmesterskap-gullmedalje til sin bronsemedalje ved de olympiske leker i Tokyo 2021.
Ingebrigtsen ble nummer to for andre Masters på rad og var 0,27 sekunder tregere enn Kerr. En annen nordmann, Narve Gilje Noordoss, tapte for ham med bare tre hundredeler av et sekund.
I et lignende resultat i fjor ble Ingebrigtsen slått av en annen britisk rytter, Jake Whitman, som ikke startet i Budapest på grunn av en fotskade.
Hovedløpet går til 27. august, med deltagelse av mer enn 2000 utøvere fra 202 land rundt om i verden.
Banebryter for mat. Leser. Internett-forsker. Zombie fan. Vennlig gründer. Innadvendt. Nettelsker