Camila Giorgi kopplade grepp om matchen direkt, bröt danskan och kunde sedan hålla undan och vinna det första setet.
I det andra setet visade den 22-åriga italienskan att hon blir att räkna med framöver och gav egentligen aldrig Wozniacki chansen.
– Det här var en bra seger för mig. Jag spelade mitt spel och fick in många vinnande slag, säger Giorgi.
Turneringen i New Haven, som Caroline Woznacki vunnit fyra gånger, är genrep inför US Open, som inleds på måndag.