Det innebär att hon får bära den rosa ledartröjan på nästa etapp.
Amerikanskan segermarginal blev till slut tre sekunder. Georgia Baker, från Australien, blev tvåa.
Etappen var ett 4,7 kilometer långt tidstempolopp.
Regerande världsmästarinnan, tillika hemmahoppet Elisa Balsamo, slutade på tredje plats.
Nästa sträcka i Girot är 117,3 kilometer lång och cyklas även den på Sardinien.