På 50 meter fjäril vann hon på 24,65, 13 hundradelar från det egna personbästat och 16 hundradelar före loppets tvåa, nederländskan Ranomi Kromowidjojo.
En knapp timme senare vann Sjöström också 200 meter fritt överlägset på 1.52,94. Tvåan Cate Campbell, Australien, var över en och en halv sekund efter.
Inför veckans tävlingar leder Sjöström världscupen. Hon är 111 poäng före enda konkurrenten om titeln, ungerskan Katinka Hosszu, som inledde tävlingarna i Tokyo med att vinna 400 meter medley.
Tävlingarna fortsätter på onsdag.