En 4 min 02 sec 19/100e, Ledecky a devancé dans la dernière longueur sa grande rivale, l'Australienne Ariarne Titmus (4 min 02 sec 46).
L'autre grande prétendante à la victoire, la Canadienne Summer McIntosh, s'est qualifiée pour la finale avec le 4e meilleur temps (4 min 02 sec 65).
La Néo-Zélandaise Erika Fairweather s'est intercalée à la troisième place, avant la finale prévue samedi soir.
Ledecky, Titmus et McIntosh, les trois nageuses les plus rapides de l'histoire sur la distance, se partagent également les dix meilleurs chronos de tous les temps. Leur affrontement fait partie des temps forts de la semaine.
Titmus avait été à 20 ans l'une des révélations des JO de Tokyo à l'été 2021, en détrônant Ledecky au terme d'une course haletante.
Elle lui avait ensuite ôté le record du monde, avant de se le faire chiper par McIntosh. Mais elle l'a récupéré l'année dernière aux Mondiaux de Fukuoka.