DeChambeau, que fechou a sua terceira ronda com um notável birdie putt de 48 pés do green do 18.º buraco, está à procura do seu terceiro título de Major e da distinção de se tornar o primeiro jogador a ganhar no Augusta National enquanto membro da LIV Golf.
Para McIlroy, esta semana marca a sua 11.ª tentativa de se juntar a Gene Sarazen, Ben Hogan, Gary Player, Jack Nicklaus e Tiger Woods como os únicos homens a conquistar um Grand Slam na carreira.
DeChambeau é o único jogador a bater 70 pancadas em cada uma das três primeiras rondas desta semana, enquanto McIlroy assumiu a liderança no sábado depois de se tornar o primeiro jogador na história do Masters a começar uma ronda com seis três pancadas consecutivas.
McIlroy e DeChambeau, dois dos jogadores mais populares do golfe, vão fazer um par final de grande sucesso, numa espécie de desforra do US Open do ano passado em Pinehurst No. 2, na Carolina do Norte.
"Vai ser um pouco barulhento e um pouco barulhento", disse McIlroy.
"Vou ter de me adaptar e tentar manter-me na minha própria bolha e manter a cabeça baixa", acrescentou.
DeChambeau aproveitou a vantagem no US Open do ano passado, quando o putter de McIlroy arrefeceu no final da ronda final, desperdiçando o que teria sido o seu primeiro grande triunfo desde agosto de 2014.
Esta será apenas a quarta vez nos últimos 30 anos que o emparelhamento final de um Major contará com dois campeões de vários Major.
"Será o maior palco que já tivemos em muito tempo e estou entusiasmado", disse DeChambeau.
O canadiano Corey Conners, sozinho em terceiro lugar e a quatro pancadas da liderança, sairá para campo juntamente com Patrick Reed, da LIV, que está a mais duas pancadas de distância.
O sueco Ludvig Aberg, que terminou em segundo lugar na sua estreia no Masters no ano passado, também está a seis pancadas de McIlroy.
O atual campeão do Masters, Scottie Scheffler, e os outros grandes vencedores Shane Lowry, Jason Day e Justin Rose estão todos a sete pancadas da liderança, partilhando o sexto lugar.