Lee marcou 57.433 pontos, à frente da brasileira Rebecca Andrade em segundo lugar e Angelina Melnikova do Comitê Olímpico Russo em terceiro, estendendo a série de cinco medalhas olímpicas de ouro para os EUA.
Lee, de 18 anos, tirou a liderança de Andrade, que se torna a primeira medalhista olímpica brasileira na ginástica após um terceiro rodízio, e terminou a vitória, marcando 13.700 pontos em sua rotina na quadra.
Junto com seu companheiro de equipe e amigo próximo Jordan Chiles, Biles estava lá para torcer e aplaudir por Lee e Jade Carey dos EUA.
A medalha de ouro se soma à prata que Lee conquistou contra o time dos EUA na terça-feira na competição por equipes, sua vitória marcando os Estados Unidos empatando com a União Soviética com um recorde de seis vitórias femininas em todas as categorias.
Lee começou a noite com uma pontuação de 14.600 no salto antes de passar para as posições de medalha de 15.300 nas barras irregulares.
Seus 13.833 na trave lhe deram uma vantagem sobre Andrade, e então a brasileira fez duas aparições em sua rotina na quadra para acabar com suas esperanças de ouro após 13.700 Lee.