Den svenska simstjärnan, som gjorde comeback i våras efter barnafödande, simmade i mål som tvåa på tiden 23,86.
Bortsett segern raderade Gretchen Walsh även Kate Douglass tidigare världsrekord som den sistnämnda satte för nio dagar sedan, 23,59. Douglass slog å sin sida Sjöströms tidigare rekord från 2023 (23,61).
Walshs nya världsrekordtid lyder 23,55.
Tävlingen i Italien är Sarah Sjöströms genrep inför EM i Paris senare i sommar.