Saigo, de 23 anos, completou a quarta e última ronda de domingo em The Woodlands (Texas, Estados Unidos) com um resultado acumulado de sete abaixo do par.
Seguiram-se-lhe Kim Hyo-Joo da Coreia, Yin Ruoning da China, Ariya Jutanugarn da Tailândia e Lindy Duncan dos Estados Unidos.
As cinco jogadoras estavam a disputar o troféu no playoff mais concorrido de todos os Major do LPGA Tour.
Saigo selou a vitória graças a um birdie no primeiro buraco, que as suas rivais só terminaram com um par ou bogey.
A promissora nipónica, a melhor estreante do ano passado no circuito, abriu a sua porta de títulos do Grand Slam.
"É como um sonho, era o meu grande objetivo este ano. Ainda faltam quatro Majors e também quero tentar chegar a número um do mundo", disse a ambiciosa Saigo.
Classificação final do LPGA Chevron Championship
1. Mao Saigo (JPN) -7 (70-68-69-74)
2. Kim Hyo-Joo (KOR) -7 (67-71-73-70)
. Ariya Jutanugarn (THA) -7 (68-72-70-71) .
. Yin Ruoning (CHN) -7 (71-69-70-71) .
. Lindy Duncan (EUA) -7 (72-66-70-73) .
6. Ko Jin-Young (KOR) -5 (72-70-71-70-71-70) .
. Sarah Schmelzel (EUA) -5 (70-68-71-74) .
. Ryu Hae-ran (KOR) -5 (65-74-68-76) .