Emma Navarro, rankad 13 i världen, slog landsmaninnan och den tredjerankade Gauff med 6–3, 4–6, 6–3. Matchen blev något av ett fiasko för Gauff, med totalt 19 dubbelfel och 60 självförvållade misstag.
– Det är mer av en känslomässig, mental sak, säger hon om de många servemissarna.
– Ett mentalt hinder som jag måste komma över. Men det är också andra saker som jag måste titta på för jag vill aldrig mer förlora matcher på det här sättet.
I fjol var Gauff den stora snackisen i US Open. 19 år ung besegrade hon belarusiskan Aryna Sabalenka och vann därmed sin första grand slam-titel i karriären. Men söndagens förlust innebär att Serena Williams förblir den senaste kvinnan som lyckats försvara en US Open-titel, 2014.
Navarro tog hem segern även senast de båda amerikanskorna möttes, på Wimbledon i juli. Hon möter nu Spaniens Paula Badosa i kvartsfinal.