Четвертый сеяный сыграл в потрясающий теннис и обыграл своего соперника из Олимпийского комитета России Карена Хачанова со счетом 6-1 6-3.
Зверев давил с самого начала и редко позволял Хачанову успокоиться, выиграв всего за час и 19 минут в воскресенье в теннисном парке "Ариаке".
24-летний теннисист обыграл первую рокетку мира Новака Джоковича и вышел в финал.
"Это намного больше, чем все остальное в спорте", - сказал он впоследствии.
"Вы играете не только для себя, вы играете для всей своей страны - так что это невероятное чувство для меня прямо сейчас."
Серебряный призер Хачанов сказал: "От начала до конца он провел невероятный матч."
Звереву еще предстоит выиграть турнир Большого шлема, но теперь он может добавить олимпийское золото в свой список достижений 2021 года, который включает в себя Открытый чемпионат Мексики и корону ATP Мастерс 1000.
На вопрос, придаст ли эта победа ему уверенности в предстоящем крупном турнире, пятый номер мирового рейтинга ответил: "Я не хочу говорить о следующем Большом шлеме, потому что я только что выиграл Олимпийские игры - а нет ничего большего, чем Олимпийские игры.
- Я хочу насладиться этим в течение хотя бы двух минут."
Немец провел в Токио девять матчей за восемь дней, в том числе в мужском парном разряде вместе с Яном-Леннардом Штруффом.
Он сказал, что временами в жару было трудно играть, но, указывая на золотую медаль у себя на шее, добавил: "Думаю, я справился хорошо."
Чешская пара Барбора Крейчикова и Катерина Синякова показали превосходное выступление и завоевали золото в женском парном разряде.
Лучшие сеянны обыграли швейцарок Белинду Бенчич и Викторию Голубич 7-5 6-1.
Эта победа лишила Бенчич второго золота Игр после того, как она выиграла титул в женском одиночном разряде в субботу.
Они стали первыми чешскими олимпийскими золотыми медалистами в теннисе как независимая нация после раскола в 1993 году.
Победители Открытого чемпионата Франции боролись в тесном первом сете, но затем показали свое доминирование во втором.
Бывший тренер Крейчиковой Яна Новотна, скончавшаяся в возрасте 49 лет в 2017 году, была последней чешской теннисисткой, выигравшей бронзу в Атланте в 1996 году.
Бронзовая медаль была разыграна в субботу, когда бразильская пара Лаура Пигосси и Луиза Стефани завершили пьедестал почета.
Финал смешанного парного разряда завершился решающим тай-брейком за золотую медаль, победу одержали Анастасия Павлюченкова и Андрей Рублев.
Посеянные под четвертым номером теннисисты обыграли своих соотечественников из Олимпийского комитета России Елену Веснину и Аслана Карацева - 6-3 7-6 13-11.
Бронза была вручена австралийской паре Эшли Барти и Джону Пирсу, после того как серб Новак Джокович выбыл из матча с травмой плеча, которую он признал "душераздирающей" для партнера Нины Стоянович.
