Sabalenka fechou o jogo em 2 sets a 0, com parciais de 6-1 e 6-3, em uma hora e 14 minutos na quadra central de Flushing Meadows.
A bielorrussa tem garantido o posto de número 1 do mundo pela primeira vez na carreira graças à eliminação da polonesa Iga Swiatek nas oitavas.
Swiatek precisava ir uma fase além de Sabalenka para se manter no topo do tênis feminino, mas foi derrotada no domingo pela letã Jelena Ostapenko.
"Honestamente, não tinha dúvidas de que ela (Swiatek) chegaria na final, então só dependia de mim chegar também. Queria ter essa batalha e decidir tudo na quadra", declarou Sabalenka após a vitória.
"Fiquei triste por ela ter perdido, mas significa muito para mim", acrescentou.
"Estava com medo de me distrair hoje com esta notícia, então entrei na quadra muito concentrada para não perder nenhum ponto", revelou.
Depois de Swiatek, outras candidatas ao título também caíram nesta segunda-feira, como a tunisiana Ons Jabeur, finalista no ano passado, e a americana Jessica Pegula, número 3 do mundo, o que torna Sabalenka ainda mais favorita a levantar o troféu de campeã do US Open pela primeira vez.
A bielorrussa vai enfrentar nas quartas de final a chinesa Qinwen Zheng, de 20 anos, algoz de Jabeur.
Desde que conquistou seu primeiro Grand Slam, no Aberto da Austrália, em janeiro, Aryna Sabalenka não passou das semifinais nos torneios de majors seguintes, mas vem mostrando um tênis demolidor em Nova York, onde até agora não perdeu um único set.
Já Kasatkina, que brigava para chegar pela segunda vez às quartas de final de um Grand Slam, não teve chances contra a agressiva direita de Sabalenka.