Det 266.9 km långa loppet blev till sist en kamp mellan Remco Evenepoel och Alexey Lutsenko.
Men den sistnämnde orkade inte hålla i. När det sedan återstod 18 km var Evenepoel i ensam ledning med över en minut.
22-åringen, som för bara några veckor sedan cyklade hem Vuelta a España, kunde med god marginal korsa mållinjen i ensam majestät.
– Jag kan inte jämföra det här med juniormästerskapen, det är så mycket tuffare. Jag är så glad över att jag orkade idag, säger vinnaren Remco Evenepoel.
Belgaren har tidigare ett VM-guld i juniorklassen.
– Det här är något som jag har drömt om, jag kommer nog aldrig ha en så här bra säsong någonsin igen, fortsätter han.
Guldet var Evenepoels andra medalj under VM i Wollongong. Han tog också ett brons i tempoloppet.
Till sist skiljde det två minuter och 21 sekunder till tvåan Christophe Laporte. Bronset gick till hemmaåkaren Michael Matthews från Australien.
Svenskt deltagande
Tobias Ludvigsson hade det tufft. Med drygt nio mil kvar fick han problem med cykeln och tvingades stanna för service. 31-åringen tappade värdefull tid och det slutade med att han avbröt tävlingen.
– Det var inte hans dag idag, säger experten Thomas Löfkvist.