Vid ledning 4-3 i skiljeset gick svenskan fram till 5-3 efter att ryskan svarat för ett dubbelfel på gamebollen. Peterson servade säkert och en tung forehand utom räckhåll för Pavljutjenkova avslutade matchen i solskenet i New York.
Första set var snabbt över efter 6-1 till ryskan och något behövde göras.
– Det var tufft och jag var inte mentalt närvarande. Jag försökte ändra tanken och inte tänka på vem som stod på andra sidan, eller vad det var för tävling, för något behövde jag ändra på, säger Peterson.
Kämpade sig igenom nervositeten
– Jag kämpade mig igenom varje boll och springa på allt. För ofta när man är nervös är det bästa att försöka ta allt och inte ge bort bollarna så enkelt.
Peterson knöt vänster näve, log stort, och gick fram och tackade för matchen på en av sidobanorna. Hon fick även skriva autografer och ställa upp på ett par selfies på vägen till omklädningsrummet.
Det är tredje Grand Slam-turneringen i rad, efter Franska öppna och Wimbledon, som Peterson går vidare till andra omgången. I och med segern är Peterson garanterad minst 850 000 kronor i prispengar.
Oseedade Peterson, som aldrig tidigare tagit sig från den första omgången i Grand Slam-turneringen, ställs nu mot 881-rankade Vania King, USA, som nyligen kommit tillbaka efter skada.
– Det blir en ny tuff match, hon är ju hemmaspelare, och jag får börja om från noll och ska ladda om nu, säger Peterson.