Världsettan Dustin Johnson hade gjort 22 birdies under de första tre ronderna av WGC HSBC Champions.
Hans ledning inför de avslutande 18 hålen på Sheshan International var sex slag före landsmannen Brooks Koepka och sju före svensken Henrik Stenson.
Engelsmannen Justin Rose var åtta slag efter och i princip uträknad.
Men den sista ronden blev inte som många hade trott. Dustin Johnson inledde med två raka bogeys och hamnade ur balans redan från start. Han gjorde inte en enda birdie under sista ronden och landade på 77 slag för dagen.
Trots den mediokra avslutningsronden hade världsettan chansen ända till slutet. Men när andraslaget på sista hålet rullade ner i vattnet till vänster om green var det kört.
Johnson räddade ändå par till slut och därmed en andraplats.
Henrik Stenson stod för en imponerande tävling rakt igenom och var under en kort stund i delad ledning efter 16 hål sista ronden. Ett högersläpp på 17:e innebar bogey och eftersom Rose just gjort birdie på samma hål hamnade Stenson plötsligt två slag bakom engelsmannen.
Till slut blev det 70 slag sista dagen för Stenson och en delad andraplats.
Stenson slutade tvåa i tävlingen också ifjol, då sju slag bakom japananen Hideki Matsuyama.
Istället gick segern till en imponerande Rose. Han gick sista ronden på 67 slag och tvåputtade säkert för par på sista hålet.
– Jag spelade matchspel mot banan sista nio och trodde egentligen att jag spelade för andraplats, sa Rose efter segern.
Engelsmannen gjorde fem birdies under sina nio sista hål och blev 14 under totalt.
Segermarginalen blev två slag ner till Johnson, Koepka och Stenson.
– Jag såg att Dustin föll tillbaks och när jag slog driven mitt i fairway på 14:e och gjorde birdie och sedan räddade par på 15:e förstod jag att jag kanske hade chansen. Det här är en otrolig känsla att få vinna igen och en kanonstart på nästa säsong samtidigt som det lyfter mig inför avslutningen av årets Race to Dubai.
Det var första segern för Rose sedan han vann OS förra sommaren i Rio. Han har sedan tidigare en WGC-titel från Cadillac Championship 2012.
Alex Norén avslutade med en rond på 71 slag och klättrade tio placeringar till en delad 31:a plats.
