På Hayward Field i Eugene var amerikanen totalt överlägsen och med tiden 19,31 putsade han till sitt personliga rekord som tidigare var 19,50.
Det var dessutom den fjärde snabbaste tiden på 200 meter som någonsin har sprungits, bara Jamaicaduon Usain Bolt och Yohan Blake har varit snabbare.
– Jag var i form för ett världsrekord men jag är okej med att det blev amerikanskt rekord. Jag fick den bästa starten jag kunde önska, säger Lyles.
– Jag gav allt, jag hade inget kvar efter mållinjen.
25-åringens landsmän, Kenneth Bednarek och Erriyon Knighton, slutade två respektive trea.
Shericka Jackson var starkast i Jamaicaduellen på 200 meter och vann VM-guld på mästerskapsrekordet 21,45.
Shelly-Ann Fraser-Pryce, som tidigare under mästerskapet vann 100-metersfinalen, tog silver.
– Jag visste att Shelly är en av de snabbaste i kurvorna och att hon skulle vara stark där. Så jag visste, om jag ville vinna guld, att jag var tvungen att ta kurvan så fort jag bara kunde, säger Jackson.
Brittiskan Dina Asher-Smith tog brons.