L'ucraino si è imposto a Riyadh, in Arabia Saudita, per 115-112, 113-114, 114-113 dopo un decisivo ko alla nona ripresa.
Usyk è ora due volte campione dei pesi massimi, il primo indiscusso dopo Lennox Lewis nel 1999.
La differenza di dimensioni tra i due è stata ben visibile quando i due si sono incontrati al centro e Usyk - più agile - ha gestito alcuni approcci iniziali da parte di Fury.
Fury è stato veloce e bravo nell'allietare il pubblico, muovendo i fianchi da una parte all'altra mentre era all'angolo, mentre Usyk non era interessato a divertire.
Usyk ha iniziato rapidamente il secondo round con una combinazione di uno-due che Fury ha respinto prima di mettere a segno una tremenda varietà di colpi.
I colpi continuano ad arrivare a ritmo sostenuto da Fury, che procura un taglio sopra l'occhio destro a Usyk, il quale continua a rifugiarsi nell'angolo sapendo di essere in vantaggio.
Un Fury ormai sicuro di sé ha avuto un grande impatto nel sesto round, dopo aver messo a segno un pesante montante e un paio di grandi colpi al corpo, che hanno costretto Usyk a indietreggiare e a resettare.
L'incontro si è aperto nell'ottavo round con entrambi i pugili che hanno colpito pesantemente nel tentativo di dominare l'uno sull'altro.
Fury ha attaccato per primo, prima che Usyk rispondesse, provocando tagli al naso e al lato sinistro della testa dell'avversario.
Ma la contesa pian piano si è spostata decisamente a favore di Usyk in un nono round brutale che ha visto Fury picchiato sul ring.
L'arbitro ha chiamato un knockdown dopo che Fury è inciampato sulle corde, ma è stato salvato dalla campana e in qualche modo è sopravvissuto al round.
Usyk, sapendo di avere ormai il controllo, ha mantenuto la calma e non ha mirato al KO, ma ha continuato a infliggere colpi a Fury, che sembrava sempre più vulnerabile.
Entrambi si sono giocati le ultime chance nell'ultimo round, che si è concluso con Fury che ha alzato la mano mentre Usyk si è inginocchiato al centro prima di abbracciare la sua squadra davanti ai giudici di gara.