McIlroy fez dois grandes putts para birdie no final dos primeiros nove buracos - um de 31 pés no oitavo par 4, seguido de um de 16 pés no nono - para passar para 15 abaixo do par e liderar por três pancadas.
Ao mesmo tempo, o seu parceiro de jogo e líder durante a noite, o americano Cameron Young, teve dificuldades e chegou ao fim com dois bogeys.
Nos últimos nove buracos, McIlroy fez um bogey no par 5 do 13.º buraco e não conseguiu mais nenhum birdie, mas isso foi suficiente para um total de 14 abaixo do par 274.
O jogador de 34 anos começou a defesa da sua classificação na Corrida para o Dubai com um segundo lugar e uma vitória, enquanto procura tornar-se o n.º1 da Europa pela sexta vez, passando para o topo da classificação para o título de 2024 e para o International Swing.
"É um ótimo começo de época", disse.
"Comecei bem o ano passado com a vitória aqui. Ainda tenho de trabalhar em algumas pequenas coisas, mas estas semanas são ótimas. Aprende-se muito com elas e, obviamente, é ótimo ter a competição e sair por cima também", acrescentou.
O polaco Adrian Meronk mostrou mais uma vez o seu enorme talento e um birdie no último buraco deu-lhe o segundo lugar a solo com 13 abaixo do par.
O n.º 25 do mundo, Young, que procura a sua primeira vitória em torneios de elite, terminou em terceiro lugar, com 12 abaixo do par.
Com o seu quarto título no Emirates Golf Club, o número 2 do mundo, McIlroy, ultrapassou o sul-africano Ernie Els e tornou-se o jogador mais bem sucedido nos 35 anos de história do campeonato.
A estrela chilena do LIV Golf, Joaquin Niemann, aproveitou ao máximo as suas poucas partidas no circuito europeu, terminando empatado em quarto lugar com 10 abaixo do par, juntamente com o espanhol Pablo Larrazabal e o canadiano Aaron Cockerill.