Hun er den yngste vinner av turneringen i Melbourne siden Maria Sjarapova i 2008 slo Ana Ivanovic i en finale mellom to 20-åringer.
– Drømmen min er endelig blitt virkelig. De to siste ukene har vært de beste i livet mitt, sa Kenin etter å ha mottatt trofeet fra tidligere mester Lindsay Davenport.
Amerikaneren var 14.-seedet i turneringen, mens tidligere verdensener Muguruza var useedet. Siden profftennis ble innført var det første Australian Open-finale mellom to spillere rangert utenfor topp ti i verden.
På 2–2 i avgjørende sett lå Kenin under 0–40 i egen serve, men med fem strake vinnerslag halte hun gamet i land på overbevisende måte. I neste game hadde Muguruza fire upressede feilslag som ga Kenin bruddball. Med en dobbeltfeil fikk amerikaneren det avgjørende bruddet.
Nervene sviktet Muguruza igjen. Den spanske 26-åringen gjorde tre nye dobbeltfeil i kampens siste game, da hun servet for å forlenge finalen. Hun ga fra seg 40-15-ledelse, og kampen tok slutt med hennes åttende dobbeltfeil for dagen.
Det elleville kappløpet om tennistronen
Muguruza brukte 52 minutter på å vinne første sett, men resten av kampen var det Kenin som vant de avgjørende poengene. Dermed er Roland-Garros og Wimbledon fortsatt de eneste Grand Slam-titlene i Muguruzas trofésamling.
Kenin har gjort kometkarriere etter at hun i 2018 slo seg inn blant topp 100. I fjor vant hun tre WTA-turneringer og slo Serena Williams på sin vei til 4. runde i Roland-Garros.
I Melbourne slo hun verdensener og hjemmefavoritt Ashleigh Barty i semifinalen. På veien dit slo hun blant andre den 15-årige kometen Coco Gauff.
Takket være lørdagens tittel blir Kenin mandag yngste amerikaner som har klatret inn i topp 10 på WTA-rankingen siden Serena Williams gjorde det i 1999. Hun ventes å klatre helt til 7.-plass.