Dunlap, um jovem de 20 anos do segundo ano da Universidade do Alabama, fez o putt vencedor de seis pés no buraco 18 e bateu um par de 70 abaixo do par no Pete Dye Stadium Course - um dos três campos utilizados esta semana.
Apesar da sua vitória, Dunlap não vai levar para casa nenhum dinheiro da vitória.
Como amador, não é elegível para o prémio do vencedor de 1,51 milhões de dólares, que vai para o segundo classificado, Christiaan Bezuidenhout, que terminou com 260 depois de um 65 no final.
Dunlap terminou com 29 abaixo do par (259) para estabelecer um recorde de 72 buracos, quebrando a marca de 28 abaixo do par estabelecida por Patrick Reed em 2014.
"Senti que o guião de hoje (ontem) já estava escrito. Ia dar tudo o que tinha, quer jogasse 75, 65 ou 70", disse Dunlap.
Dunlap tornou-se o primeiro amador a vencer um evento do US PGA Tour desde que Phil Mickelson venceu o Northern Telecom Open de 1991 em Tucson, Arizona.
Dunlap também se tornou o segundo mais jovem vencedor do PGA Tour nos últimos 90 anos, atrás apenas da vitória de Jordan Spieth aos 19 anos no John Deere Classic de 2013.
A vitória histórica não veio sem um drama cheio de tensão.
Dunlap fez um putt para birdie no par 5 do .buraco para partilhar a liderança com o americano Sam Burns, 24.º classificado, que encontrou água no tee do par 3 do 17º buraco, o mais difícil do dia, enquanto Dunlap estava no green a 35 pés do buraco.
Dunlap fez um par de rotina enquanto Burns tropeçou com um duplo bogey e o amador liderava por dois com o par 4 do 18.º buraco.
Mas à sua frente, no green do 18, o sul-africano Bezuidenhout fez um birdie para ficar a um.
No 18, a tacada do tee de Dunlap foi para o rough da direita e a sua aproximação parou a 75 pés do buraco, numa encosta.
Dunlap lançou a sua terceira pancada para dentro de seis pés e depois afundou o seu putt par para a vitória
"Nunca senti nada assim. É muito fixe estar aqui e viver isto como amador. Se me tivessem dito na quarta-feira à noite que eu teria um putt para ganhar este torneio de golfe, eu não acreditaria", disse Dunlap.
A partilhar o terceiro lugar, com 261 pancadas, ficaram o taiwanês Kevin Yu, que igualou a sua ronda PGA mais baixa da carreira com um 63, e os americanos Xander Schauffele e Justin Thomas.
Apesar de não ter recebido o cheque do vencedor, Dunlap poderá tornar-se membro do PGA Tour em qualquer altura durante a campanha PGA de 2024.
Nessa altura, receberá os benefícios de qualquer vencedor do PGA Tour, que incluem a inscrição até à época de 2026, mais entradas no Masters e no PGA Championship e quaisquer eventos de "assinatura" não jogados.
Dunlap já tem lugares no Masters, no PGA e no British Open deste ano, graças ao seu triunfo no US Amateur, se for amador quando os eventos começarem.