Por primeira vez desde o seu debut na competición internacional no Mundial de 2013, Shirai non se clasificou para o equipo nacional masculino xaponés; así, a incapacidade de competir nos Campionatos Mundiais de Ximnasia Artística de 2019
en Stuttgart, Alemaña, o 4-13 de outubro de 2019. As actuacións de Shirai foron retardadas durante a maior parte da tempada de 2019 por unha lesión no tobillo esquerdo bastante obstinada e persistente, o que resultou en que non puido competir o mellor durante os Campionatos de Aparatos de Todo Xapón de 2019 que os resultados alí e no NHK Trophy de 2019 determinaron a elegibilidade dun ximnasta para unirse ao equipo nacional xaponés no Campionato Mundial de 2019. A mellor oportunidade de Shirai era conseguir un dos dous lugares dispoñibles en aparatos especializados, especificamente os eventos de sinatura en FX e VT. Con todo, Shirai só conseguiu o terceiro lugar en FX e o quinto en VT que o fixo non cualificar para o WC, e non foi capaz de defender as súas medallas mundiais de 2018. Ademais, como Shirai non foi o único ausente de alto perfil (Kōhei Uchimura tampouco estaba alí debido a lesións), os homes xaponeses enviaron un equipo bastante inexperto ao Campionato Mundial de 2019, onde a competición masculina estaba dominada por outros países. Shirai traballou duro para volver á forma de competición durante un período prolongado de tempo intentando recuperarse de varias lesións, e despois quedou bastante oxidado en cada evento.