Sundling vant alle sine heat og tok en rungende seier i finalen foran landsmannen Maja Dahlqvist, med amerikanske Jessie Diggins som holdt tilbake landsmannen Rosie Brennan for å ta bronsemedaljen.
Iført smekke nummer én knuste Sundling alle på hans vei, og hevdet seier i finalen med 2,88 sekunder over Dahlqvist i en sport der utøvere ofte hopper over streken for å vinne med millimeter.
Diggins, som brøt en amerikansk langrennsmedaljetørke som dateres tilbake til 1976 med teamsprintseieren i 2018 sammen med Kikkan Randall, gravde dypt igjen med en typisk modig, kom-bakfra-bak-forestilling.
Klaebo utnyttet fraværet til den ferske skiathlon-mesteren Alexander Bolsjunov å vinne sin første gullmedalje i lekene, med Italias Federico Pellegrino som tok sølv og Alexander Terentev bronse for den russiske olympiske komité.
Klaebo ønsket revansje etter en dårlig prestasjon i søndagens skiathlonrenn, og han fikk det i finalen, da han kom ut av porten og avverget den første utfordringen fra unge svenske Oskar Svensson.
Resten av seksmannsfeltet klarte ikke å matche kraften hans i stigningene, og han krysset målstreken 0,26 sekunder foran Pellegrino, hvis splittelse i semifinalen hadde gitt ham en plassering som var usannsynlig i finalen.