La native de Buffalo s'est imposée au bout du suspense, 6-2, 4-6, 7-6 (7/2), décrochant sa 3e victoire en onze duels contre la Bélarusse.
Menée 5-2 dans le troisième set, Pegula s'est rebellée et a servi pour le gain du match à 6-5. Mais elle a alors commis quatre double fautes dans le jeu où elle aurait pu conclure, gaspillant au passage deux premières balles de match.
C'est finalement au tie-break qu'elle a gagné la partie, infligeant à Sabalenka sa toute première défaite à Wuhan après les trois titres de la Bélarusse en 2018, 2019 et 2024.
Grâce à cette victoire, Pegula (31 ans) a rejoint en finale sa cadette Coco Gauff (21 ans), qui avait écarté plus tôt dans la journée l'Italienne Jasmine Paolini 6-4, 6-3.
Gauff tentera dimanche de décrocher un troisième titre en WTA 1000, les tournois les plus importants du circuit féminin après les quatre du Grand Chelem.
Pegula tentera elle de décrocher un quatrième trophée en WTA 1000, après Guadalajara (2022), Montréal (2023) et Toronto (2024). Assurée grâce à son parcours à Wuhan de se qualifier pour les Finales WTA de fin de saison, elle mène quatre victoires à deux contre Gauff.
Paolini devra elle patienter pour valider son billet pour les Finales WTA de Ryad, qui réuniront début novembre les huit meilleures joueuses de la saison.