I torsdags slog Smiths landslagskamrat Kate Douglass till på 200 meter fjäril i Incheon, Sydkorea, och slog ett världsrekord som hade stått sig i 15 år.
Nu ville inte Regan Smith, fem OS-medaljer i Paris varav två lagkappsguld, vara sämre.
Den amerikanska stjärnan putsade australiskan Kaylee McKeowns månadsgamla rekord med 15 hundradelar till 54,41.
McKeown, dubbel olympisk mästare i Paris, skulle ha deltagit i världscupen, men lämnade återbud för att fokusera på sin mentala hälsa.
Hon är outstanding och jag skulle gärna ha tävlat mot henne. Jag är supernöjd med att slå världsrekord, säger Smith i Eurovision Sports sändning.
Regan Smith vann överlägset och var 1,73 sekunder före tvåan Ingrid Wilm, Kanada.
Louise Hansson slutade femma i loppet på 57,21.
Sara Junevik tog den första svenska pallplatsen hittills i Incheon, den andra av tre stjärnfyllda världscuptävlingar, när hon slutade tvåa på 50 meter fjäril.
Bara Kate Douglass var snabbare än Junevik och vann på 24,73.
Junevik var 54 hundradelar bakom på 25,27 och delade andraplatsen med Lily Price, Australien.
