Det är också 26-åringens första seger i US Open efter en bitter finalförlust mot Coco Gauff förra året.
– Jag är mållös just nu, jag tänker på hur många gånger jag har trott att jag skulle klara det, säger en tårögd Sabalenka i segerintervjun på Arthur Ashe Stadium i New York.
Sabalenka, seedad tvåa på världsrankingen, vann över sjätterankade Pegula i två raka men siffermässigt jämna set: 7–5, 7–5.
Tajt match
Pegula kämpade sig tillbaka efter svåra underlägen i både första och andra set, men höll inte ända fram. I första utjämnade hon till 5–5 från 2–5 men Sabalenka lyckades ta de två avgörande gamen. I andra låg Pegula under med 0–3 men tog fem raka game och gick fram till 5–3 innan Sabalenka åter visade vem som var bäst denna kväll.
– Jessica spelade otroligt bra och jag är säker på att hon kommer att ta flera grand slam-titlar framöver, säger Sabalenka.
Vinsten innebär också att Sabalenka kammar hem 3,6 miljoner dollar i prispengar, motsvarande 37 miljoner kronor.
Javascript är avstängt
Dök upp med tiger på huvudet
Till finalen dök hennes fystränare, Jason Stacy, upp med en temporär tigertatuering på huvudet.
– Jason lovade mig att han skulle sätta en tiger på huvudet om vi tog oss till final. Jag önskar att den var något lägre, det skulle vara coolare, inte sant? säger hon och skrattar till.
Sabalenka har själv en tigertatuering på underarmen.
