Der 31 Jahre alte Serbe siegte im Endspiel 6:3, 7:6, 6:3 gegen den Argentinier Juan Martin del Potro.
Der 29 Jahre alte Weltranglisten-Dritte verpasste damit seinen zweiten Triumph in New York nach 2009.
Djokovic hatte sich nach seiner überstandenen Ellbogenverletzung zuletzt schon mit dem Erfolg in Wimbledon zurückgemeldet. Insgesamt feierte er bereits seinen 14. Titel bei einem Grand-Slam-Turnier.
dpa/sh