Den 23-åriga etiopiskan sprang på ett farthinder med ungefär en mil kvar av det 42 195 meter långa loppet.
Men hon tog direkt ikapp försprånget till övriga sex löpare i klungan, och med drygt sex kilometer kvar så ryckte hon ifrån de övriga och kunde därefter behålla ledningen ända in i mål.
– Jag är så glad att vinna här i London. Jag har jobbat väldigt hårt med förberedelserna för detta lopp, så att ta hem seger är fantastiskt, säger hon, enligt Inside the games.
Tredje snabbaste segertiden
Segertiden för Yehualaw blev 2.17,25. Det är den tredje snabbaste segertiden i London Marathons historia, två minuter långsammare än Paula Radcliffes rekord från 2003. I och med vinsten blev hon dessutom yngst någonsin att vinna London Marathon.
Herrsegrare blev VM-bronsmedaljören från 2019, kenyanen Amos Kipruto. Kipruto, som aldrig tidigare sprungit London Marathon, vann på tiden 2.04,39.
Resultat
Herrar
1) Amos Kipruto, Kenya, 2.04.39, 2) Leul Gebresilase, Etiopien, 2.05.12, 3) Bashir Abdi, Belgien, 2.05.19.
Damer
1) Yalemzerf Yehualaw, Etiopien, 2.17.26, 2) Joyciline Jepkosgei, Kenya, 2.18.07, 3) Alemu Megertu, Etiopien, 2.18.32.