Efter att ha startat åttonde på nätet, Rea leddes av varv tre efter ett fantastiskt par öppningskretsar när han flyttade före Kawasaki lagkamrat Tom Sykes.
Norra irländaren Rea var 2,88 sekunder från Englands Sykes i slutet med walesaren Chaz Davies i tredje.
Framgången var att försvara mästare Reas nionde seger för säsongen.
Trots att Kawasaki ryttare Rea och Sykes var åttonde och sjunde på nätet, kunde de producera tempo som ingen av de andra konkurrenterna kunde leva med.
Rea ride upprätthöll sin sekvens av podium finish på den amerikanska arenan går tillbaka till 2014 när han förlängde sitt mästerskap ledning över Sykes.
Mästerskapet tar nu fem veckors paus till nästa omgång i Tyskland och Rea sa att han skulle "gå och njuta av flyget hem nu".
"Vilket sätt att gå in i sommarlovet och vilken dag för Kawasaki. En en-två igen, "tillade Rea, 30.
Davies, som slutade 4.847 sekunder efter Rea i söndags race, är 115 poäng på drift av Rea - mästare för vart och ett av de senaste två åren - med Marco Melandri ytterligare 37 poäng tillbaka.
Vinnarens kollega Northern Irishman Eugene Laverty tjänade en kreditvärd sjätte plats på sin Milwaukee Aprilia efter att ha kraschat ut ur lördagens lopp en, medan Englands Alex Lowes slutade på nionde plats.
Ducati ryttare Davies vann ett lopp på lördag framför Rea och Sykes.
Jonathan Rea utökade sin ledning på toppen av World Superbike ställningar till 59 poäng efter att ha dominerat race två på Laguna Seca i Kalifornien.