Nel 2023, dopo una finale con Siniaková ad Adelaide, Storm decide di fare coppia con Elise Mertens: le due ottengono i quarti all'Australian Open, dove cedono a Kostjuk/Ruse. Dopo due altri quarti di finale a Indian Wells e Miami, raggiungono la prima semifinale annuale a Charleston, perdendo da Olmos/Shibahara.

Sulla terra, dopo aver vinto il WTA '125' di Reus con la connazionale Ellen Perez, torna a giocare con Mertens nel '1000' di Roma: le due colgono la prima finale assieme, cedendo solo un set nel percorso; nel match valevole per il titolo, battono Gauff/Pegula con un duplice 6-4, vincendo il primo titolo insieme, il secondo a livello '1000' per Storm. Al Roland Garros, da 3° teste di serie, escono di scena già al terzo turno per mano di Kudermetova/Samsonova.

Su erba, Hunter gioca con Alycia Parks per il torneo di Birmingham: le due ottengono la finale, dove vengono sconfitte da Kostjuk/Krejčíková in due set. Torna poi con Mertens per il torneo di Wimbledon: accreditate della terza testa di serie, arrivano in finale con un percorso netto, perdendo solamente 9 games in quattro partite e usufruendo di un ritiro. Nella prima finale slam per Hunter, Storm ed Elise vengono superate dalle rientranti Hsieh/Strýcová con lo score di 5-7 4-6. Grazie al risultato, l'australiana entra per la prima volta in carriera in top-5 nel ranking mondiale.

Sul cemento americano, dopo le semifinali di Montréal e Cincinnati, deludono le aspettative allo US Open, dove vengono subito eliminate da Collins/Kičenok. Nel '1000' di Guadalajara, Hunter riesce a confermare il titolo vinto nel 2022, sconfiggendo in finale Dabrowski/Routliffe al super-tiebreak e conquistando il secondo trofeo stagionale assieme a Mertens.

Il 25 settembre, Hunter ottiene il suo nuovo best-ranking, issandosi fino alla 2ª posizione in classifica.

Grazie all'ottima stagione disputata, Storm ed Elise si qualificano per le WTA Finals di Cancún: nel gruppo "Maya Ka'an", riescono a vincere tutti e tre i loro match senza cedere set, guadagnandosi l'accesso alle semifinali. Nella circostanza, vengono battute dalle future campionesse Siegemund/Zvonarëva per [5-10] al super-tiebreak.

Con l'eliminazione di Gauff e Pegula nel round robin delle Finals, Hunter diviene la nuova n°1 del mondo il 6 novembre, diventando la seconda australiana dopo Sam Stosur nel 2006 a chiudere l'anno in cima al ranking WTA.^[1]

A fine anno viene premiata dall'ITF come campionessa femminile di doppio insieme ad Elise Mertens.^[2]

L'australiana inizia l'anno disputando le qualificazioni per l'Australian Open: battendo l'ex quarto-finalista Kanepi, Naef e Salková, approda nel main-draw dello slam di casa; al primo turno, si impone sulla ex top-5 Sara Errani (6-4 6-3), riuscendo a raggiungere il secondo turno del torneo di Melbourne per la prima volta. Nella circostanza, supera Laura Siegemund in tre set, accedendo al suo primo terzo turno in un major; qui viene eliminata da Barbora Krejčíková.

In doppio, vista la partenrship di Mertens con Hsieh, Storm decide di giocare assieme a Katerína Siniaková: da teste di serie n°3, giungono sino alla semifinale, miglior risultato per Hunter nello slam di casa. Nel penultimo atto, le due si arrendono proprio a Hsieh/Mertens (che poi trionferanno) in tre set, con lo score di 5-7 6-1 3-6.