Weili blev UFC-mästare första gången i augusti 2019 och försvarade titeln en gång innan hon förlorade dubbla titelmatcher mot Rose Namajunas under 2021.
Men nu är kinesiskan överst på tronen igen.
Weili vann via rear-naked choke, en strypning från motståndarens rygg, 1.05 in i den andra ronden och dominerade matchen mot mästaren Carla Esparza.
– I dag förverkligade jag mina drömmar. Varje dag, varje kväll, har jag drömt om det här ögonblicket. Jag har så många sätt som jag kan avsluta henne på. Submission är bara ett av dem, säger hon efteråt.
Zhang Weili förbättrar nu sitt matchfacit till 23-3 med hela 19 segrar via avslut.
MER MMA: Se galna UFC-knocken – skrällde mot mästaren (21 augusti 2022)