Po raz pierwszy od debiutu w międzynarodowych zawodach na Mistrzostwach Świata 2013 roku, Shirai nie zakwalifikował się do japońskiej męskiej drużyny narodowej AG; w związku z tym, niezdolność do wzięcia udziału w Mistrzostwach Świata w Gimnastyce Artystycznej 2019 w Stuttgarcie, Niemcy, w dniu 4-13 października 2019 r. Występy Shirai zostały spowolnione przez większą część sezonu 2019 przez raczej upartą i dokuczliwą kontuzję lewej kostki, w wyniku czego nie był w stanie rywalizować najlepiej podczas Mistrzostw Japonii w 2019 roku, że wyniki tam i na NHK Trophy w 2019 roku określiły uprawnienia gimnastyków do dołączenia do japońskiej drużyny narodowej na Mistrzostwach Świata 2019. Najlepszą szansą dla Shirai było zdobycie jednego z dwóch miejsc dostępnych dla specjalistów z aparatury, szczególnie w wydarzeniach na FX i VT. Jednak Shirai zajął trzecie miejsce na FX i piąte na VT, co sprawiło, że nie zakwalifikował się do Mistrzostw Świata i nie był w stanie obronić swoich medali światowych z 2018 roku. Ponadto, ponieważ Shirai nie był jedynym wysokim profilu nieobecny (Kōhei Uchimura nie tam też ze względu na kontuzje), Japończycy wysłali dość niedoświadczony oddział do
Światowe Mistrzostwa Świata 2019, gdzie konkurencja męska była zdominowana przez inne kraje. Shirai ciężko pracował nad powrotem do formy konkurencyjnej przez dłuższy okres czasu, próbując odzyskać siły po różnych kontuzjach, a następnie całkiem zardzewiał na każdym wydarzeniu.