Swiatek räddade tre matchbollar innan Gauff kunde avgöra matchen inför den högljudda publiken i Mason, Ohio som gav hemmaspelaren stort stöd.
– Det känns riktigt bra och det visar att jag kan befinna mig på den här nivån. Jag är säker på att jag kommer att möta henne många fler gånger och jag har ännu inte nått min topp, säger Gauff enligt AP.
Swiatek var sliten.
– Jag kämpade ända till det bittra slutet. Coco är en fantastisk spelare och hon förtjänade den här segern. Min tank var tom och jag är glad över att få några dagar ledigt, säger Swiatek.
I finalen kommer Gauff att möta Karolina Muchova som slog Aryna Sabalenka med 6-7(4-7), 6-3, 6-2. Senaste gången en tonåring vann turneringen i Mason var 1968 när 17-åriga Linda Tuero tog hem titeln.