Cuối tháng 10, Nguyễn Thị Loan chính thức được Cục Nghệ thuật Biểu diễn cấp phép đi thi Hoa hậu Thế giới. Với kinh nghiệm từ hai cuộc thi trong nước - Hoa hậu Việt Nam 2010 và Hoa hậu các dân tộc Việt Nam 2013, người đẹp gốc Thái Bình khá tự tin vào khả năng giao tiếp, trình diễn, cũng như catwalk của mình. Cô cũng được đơn vị chịu trách nhiệm cử thí sinh đi thi lại đánh giá là người có học thức tốt, hình thể chuẩn, khuôn mặt đậm chất Việt Nam. Tuy nhiên, bên cạnh đó, vẫn có những ý kiến trái chiều, cho rằng Người đẹp Biển khó làm nên chuyện ở cuộc thi.
Rạng sáng ngày 21/11, Nguyễn Thị Loan lên đường sang London, nước Anh tham dự đấu trường sắc đẹp quốc tế Miss World 2014. Cô mang theo 100kg hành lý với nhiều món đồ khác nhau như trang phục dự tiệc, trang phục trình diễn, dụng cụ vẽ tranh cát, quà tặng...
Hoạt động đầu tiên Nguyễn Thị Loan tham gia khi đặt chân đến London là vòng loại Dances of the World. Ở phần này, mỗi thí sinh mặc trang phục truyền thống và thể hiện một điệu múa/ điệu nhảy đặc trưng của đất nước mình. Đại diện Việt Nam duyên dáng trong trang phục áo tứ thân và nón thúng quai thao.
Với phần thi phụ đầu tiên - Hoa hậu Thể thao - Nguyễn Thị Loan có màn thể hiện khá ấn tượng. Từng là vận động viên bóng chuyền nên thể lực của đại diện Việt Nam khá tốt. Cô đạt điểm số 14/20 cho 4 phần thi liên hoàn và giành điểm tuyệt đối ở màn chống đẩy.
Dù đã rất cố gắng song Nguyễn Thị Loan chỉ lọt vào top 32 thử thách này.
Khi tham gia các hoạt động bên lề của cuộc thi, Nguyễn Thị Loan chọn kiểu trang điểm nhẹ nhàng, đơn giản và rất thân thiện với các người đẹp khác. Cô còn được Hoa hậu Nhật Bản khen ngọt ngào, dễ thương.
Đến với phần thi Top Model, đại diện Việt Nam trình diễn khá tự tin, Nhưng cô lại không may mắn ghi tên mình vào top 20 chung cuộc.
Trong đêm tiệc đấu giá từ thiện tối 30/11, người đẹp chọn bộ đầm gợi cảm và xuất hiện rạng rỡ bên cạnh Hoa hậu Ấn Độ (ngoài cùng bên phải) - thí sinh tiềm năng nhất khu vực châu Á.
Tại sự kiện này, Nguyễn Thị Loan gây ấn tượng đặc biệt với bạn bè quốc tế khi tiết mục vẽ tranh cát của cô được chọn để biểu diễn mở màn. Người đẹp gốc Thái Bình chia sẻ, cô nhận được rất nhiều lời khen ngợi từ các thí sinh khác. Tuy nhiên, cuối cùng cô lại không may mắn có mặt trong top 5 tài năng.
Nguyễn Thị Loan chụp ảnh cùng Hoa hậu nước chủ nhà.
Trong khoảng thời gian tham dự cuộc thi, Á hậu của Hoa hậu các dân tộc Việt Nam luôn giữ tinh thần lạc quan và thường xuyên cập nhật hình ảnh của mình đến người hâm mộ.
Nguyễn Thị Loan tươi tắn ở buổi tổng duyệt cho đêm chung kết. Trước đêm thi mang tính quyết định, ban tổ chức Miss World bất ngờ công bố top 5 một loạt giải phụ như Hoa hậu Biển, Tài năng, Giải truyền thông... Việc đại diện Việt Nam không có mặt trong danh sách khiến khán giả trong nước thất vong. Cơ hội để cô có thể tiến sâu vào top 15 trở nên khó khăn hơn bao giờ hết.
Tuy nhiên, trong đêm chung kết, người hâm mộ hoàn toàn bất ngờ khi Nguyễn Thị Loan được xướng tên vào top 25 (tức vòng bán kết). Trước đó, thậm chí điểm số của cô còn xếp thứ 13 với 249 điểm. Điều này cho thấy, ở mỗi phần thi, Nguyễn Thị Loan không vào top nhưng đều đạt điểm khá.
Dù không được bước tiếp vào top 10, nhưng đây là thành tích rất đáng tự hào của Nguyễn Thị Loan. Kể từ thời điểm Hoa hậu Hương Giang ghi tên mình vào top 16 Miss World 2009 tại Nam Phi, phải khá lâu rồi nhan sắc Việt mới có một thứ hạng đáng kể ở đấu trường nhan sắc quốc tế.