En enero, Sabalenka alcanzó la final del Brisbane International, derrotando a Victoria Azarenka en las semifinales,^[2]​ antes de perder el partido por el campeonato ante Elena Rybakina.^[3]​

Sabalenka defendió exitosamente su título en el Australian Open sin perder ningún set en el torneo, y se convirtió en la primera mujer en defender su título desde que lo hiciera su compatriota Victoria Azarenka en 2013.^[4]​^[5]​ Aryna derrotó a la 12ª sembrada Zheng Qinwen en la final,^[6]​^[7]​ después de pasar por encima de Ella Seidel,^[8]​ Brenda Fruhvirtová,^[9]​ la 28ª cabeza de serie Lesia Tsurenko,^[10]​ Amanda Anisimova,^[11]​ la novena cabeza de serie Barbora Krejčíková ^[12]​ y a la No. 4 del mundo Coco Gauff en semifinales.^[13]​

Sabalenka llegò a los cuartos de final en Stuttgart, donde fue eliminada por Markéta Vondroušová.^[14]​ Aryna llegó a Madrid como la campeona defensora, derrotó a Magda Linette,^[15]​ Robin Montgomery,^[16]​ Danielle Collins^[17]​ y Mirra Andreeva,^[18]​ antes de vencer en un duelo épico en semifinales en tres sets a la No. 4 del mundo, Elena Rybakina.^[19]​ En total, Sabalenka disputó 4 partidos que se decidieron en el set decisivo antes de la final, cediendo 60 juegos en el proceso, la mayor cantidad para alcanzar la final en Madrid. En una repetición de la final del año pasado, Sabalenka enfrentó a Iga Świątek. Sabalenka tuvo tres puntos de campeonato durante el partido, pero terminó cediendo en el tiebreak del último set.^[20]​ En el Internazionali BNL d'Italia, Aryna salvó tres puntos de partido en su duelo de cuarta ronda ante la ucraniana Elina Svitolina además de superar una lesión en la espalda baja antes de derrotar a su oponente en tres sets.^[21]​ En cuartos de final, consiguió su tercer victoria sobre una top-10 al derrotar a la letona Jeļena Ostapenko.^[22]​ Luego derrotó en semifinales a Danielle Collins, en la gran final Sabalenka cayó nuevamente a manos de Iga Świątek, esta vez en dos sets.^[23]​

Sabalenka disputó Roland Garros como la segunda preclasificada, derrotando a Erika Andreeva,^[24]​ Moyuka Uchijima,^[25]​ Paula Badosa^[26]​ y a la 22ª sembrada Emma Navarro cobrando venganza de su derrota en Indian Wells.^[27]​ En cuartos de final, Aryna sufrió dolores estomacales^[28]​ que la complicaron en su duelo ante Mirra Andreeva, cediendo en tres sets.^[29]​ Tras su paso por París, Sabalenka descendió al No. 3 del mundo en favor de Coco Gauff.

Sabalenka sufrió una lesión en su hombro derecho que la forzó a retirarse de su partido de cuartos de final ante Anna Kalinskaya en Berlín en junio^[30]​ esta lesión desencadenó su baja de disputar el Wimbledon Championships, debido a que no pudo recuperarse a tiempo para jugar.^[31]​ Sabalenka se proclamó campeona del Cincinnati Open en agosto, con victorias sobre Iga Świątek en semifinales^[32]​ y Jessica Pegula en la final.^[33]​

En septiembre, Sabalenka ganó el US Open, pasando por encima de la clasificada Priscilla Hon,^[34]​ Lucia Bronzetti,^[35]​ la 29ª sembrada Ekaterina Alexandrova,^[36]​ a su antigua pareja en dobles, la belga Elise Mertens,^[37]​ la campeona olímpica de París 2024 y septima sembrada Zheng Qinwen^[38]​ y a la 13ª sembrada Emma Navarro,^[39]​ antes de vencer a la sexta sembrada Jessica Pegula en dos sets en la gran final para levantar su tecer título de Grand Slam.^[40]​^[41]​

Sabalenka continuó su buen estado de forma en el China Open en Pekín, donde derrotó a la tailandesa Mananchaya Sawangkaew,^[42]​ a la americana Ashlyn Krueger^[43]​ y a Madison Keys, todos estos triunfos fueron en dos sets, alargando su racha de victorias consecutivas a 15 partidos sin conocer la derrota.^[44]​ Sabalenka sería eliminada en cuartos de final a manos de Karolína Muchová en tres sets.^[45]​

Aryna disputó el Wuhan Open, donde ganó los títulos consecutivamente entre 2018 y 2019, antes de que el torneo fuera suspendido a causa de la pandemia del COVID-19 desde 2020 hasta 2023, Sabalenka venció a Kateřina Siniaková en sets seguidos en su debut.^[46]​ En la siguiente ronda, vino de un set abajo ante Yulia Putintseva para avanzar a cuartos de final,^[47]​ donde derrotó a la polaca Magdalena Fręch.^[48]​ Sabalenka enfrentó a la No. 4 del mundo, Coco Gauff en las semifinales, remontando un set abajo y un quiebre abajo para alcanzar la final por tercera vez en tres presentaciones en el torneo.^[49]​ En la final, Sabalenka derrotó a la local y quinta preclasificada Zheng Qinwen en tres sets para levantar su tercer trofeo en Wuhan, y su segundo WTA 1000 de la temporada.^[50]​

Tras 11 meses peleando por retomar la cima del ranking, Sabalenka volvió a ocupar el No.1 del mundo de la WTA.^[51]​ Aryna venció a Zheng Qinwen^[52]​y Jasmine Paolini en sus dos primeros partidos en el WTA Finals,^[53]​ estos triunfos junto a la derrota de Iga Świątek a manos de Coco Gauff, aseguró que Sabalenka cierre el año por primera vez el año como la No. 1 del mundo.^[54]​ Sabalenka perdió su último partido en su grupo a manos de la kazaja Elena Rybakina,^[55]​ asimismo fue eliminada por Coco Gauff en semifinales.^[56]​

En Diciembre, Sabalenka fue nombrada Jugadora del Año por la WTA.^[57]​^[58]​

A continuación se muestran los torneos que disputó Aryna Sabalenka durante el 2024:

Ordenado por el número de victorias