Den 29-åriga världsstjärnan vann på tiden 52,99, 1,24 före danskan Signe Bro som slutade tvåa och ytterligare 14 hundradelar före Michelle Coleman som blev trea.
Sjöström vann därmed samtliga av sina fyra lopp under veckans tävlingar i Eriksdalsbadet; 50 meter ryggsim och 50 fjäril i torsdags, 50 fritt på lördagen och 100 fritt. På de tre sistnämnda distanserna noterade hon även nytt världsårsbästa i loppen.
– Men det som jag är mest överraskad över under den här tävlingen är att jag vann 50 meter ryggsim, säger Sarah Sjöström till Dagens Nyheter.
I söndagens final på 100 meter bröstsim blev Sophie Hansson tvåa bakom Eneli Jefimova. Hansson hade 49 hundradelar upp till estniskan som vann på tiden 1.06,36.