W tym samym tygodniu wygrała turniej Pilot Pen Tennis, w finale z Nadieżdą Pietrową wynikiem 6:3, 3:6, 6:3. Była to jej trzecia z rzędu wygrana impreza w New Haven.
Została rozstawiona z numerem 1 w US Open 2010, gdzie jako zwyciężczyni US Open Series ubiegała się o dodatkowy milion dolarów nagrody w przypadku wygranej – łącznie 2,7 mln USD – czyli najwyższej nagrody dla kobiety w jakimkolwiek sporcie wszech czasów. Jednak odpadła w półfinale z Wierą Zwonariową 4:6. 3:6, inkasując ćwierć tej kwoty w dodatku do premii za półfinał, łącznie $650,000.
Następnie wygrała Toray Pan Pacific Open w Tokio. Dostając się do ćwierćfinału China Open w Pekinie, zapewniła sobie nr 1 w rankingu światowym WTA na 11 października 2010. Wygrała także ten turniej, pokonując w finale Wierę Zwonariową 6:3, 3:6, 6:3.
Na zakończenie sezonu w Dosze podczas Sony Ericsson Championships 2010 zagrała w grupie kasztanowej wraz z Francescą Schiavone, Samanthą Stosur oraz Jeleną Diemientjewą. W pierwszym meczu rozgrywek grupowych wygrała z Diemientjewą 6:1, 6:1. W drugim przegrała ze Stosur 4:6, 3:6. W trzecim wygrała ze Schiavone 3:6, 6:1, 6:1 – tym samym zapewniła sobie pierwsze miejsce w światowym rankingu WTA na koniec roku. W półfinale wygrała z Wierą Zwonariową 7:5, 6:0.