Svenskan vann på 56,29 medan tvåan, kanadensiskan Margaret Macneil hade 56,52.
– Det var galet vad jämnt det var. Det känns okej. Jag gick vidare till final och det var målet men det gick inte lika lätt i slutet som jag önskade men jag tror att det kommer att släppa när det gäller, säger Sjöström till SVT Sport.
Även Louise Hansson gick till final med åttonde och sista tid.
– Det känns jättebra, ett pers i en VM-semi. Det blev ju tajt och jag är glad över att ha marginalerna på rätt sida, säger Louise Hansson efter sina 57,10.
Lars Frölander blev en aning betänksam när han såg Sjöströms simning.
– Sjöström blev trött och jag blev lite tagen, fick lite orosmoln. Hon fick jobba lite mer första 50 än i försöken och det kostade på. Det kan bli en tuff final i morgon men Sjöström är ju en mästare på att plocka ut det lilla extra så jag är nog inte så orolig ändå, säger SVT Sports expert Lars Frölander.
Sjöströms världsrekord från OS i Rio 2016 lyder på 55,48.
Senare under söndagen simmade Sjöström även förstasträckan i lagkappen. Sverige var tredje snabbast i försöken – men i VM-finalen på 4x100 meter fritt räckte det inte till en historisk första VM-medalj i distansen på damsidan.
Svenskorna slutade sexa – men lär trots det ha säkrat en OS-plats i Tokyo nästa år.
– Det viktigaste var att ta OS-kvalet, säger Sarah Sjöström till SVT.