Två av domarna hade Jan i ledning efter tre ronder, 29-28, medan den tredje domaren ansåg att Sterling ledde med samma siffror.
Jan dominerade i den fjärde ronden mot utmanaren som såg allt tröttare och ostadig ut.
Med bara halvminuten kvar av ronden delade Jan ut ett otillåtet knä i ansiktet på Sterling, som hade ena knäet i marken och därmed klassas som en ”liggande motståndare”. Matchen pausades och amerikanen var tydligt skakad.
Sterling tappade aldrig medvetandet utan kunde prata med läkaren i buren, men hade svårt med balansen och matchen avbröts.
– Det blir inte mer otillåtet än så där, sade UFC:s kommentator Joe Rogan om situationen.
Kastade bältet i marken
Trots att han var i ledning diskades mästaren Pjotr Jan och Aljamain Sterling utsågs till ny UFC-mästare i bantamvikt (61,2 kilo).
”Aljo” kastade bältet på marken innan han brast ut i tårar. Efteråt gjorde han en kort intervju.
– Jag har jobbat så hårt för detta och så slutar det på det här viset. Jag vill inte vinna så här, sade Sterling.
– Jag ville fortsätta, men jag var illa däran och kunde inte låta mitt ego bestämma för jag hade fått ta emot flera smällar.
Misstänkt hjärnskakning
Enligt UFC:s kommentatorer ska en osäker Jan ha frågat sin ringhörna om det var okej att knäa Sterling i situationen, varpå de svarade ja.
– Jag ber om ursäkt till alla fans för att det slutade så här, men jag hoppas att vi möts igen. Det var en underhållande match i högt tempo fram tills denna bullshit, sade Sterling.
Amerikanen misstänks ha drabbats av en hjärnskakning, men när han återhämtar sig lär ett returmöte vänta.
ARKIV: Här knockas Conor McGregor för första gången (24 januari 2021)