Karena Virginia sa att Mr Trump närmade sig henne när hon väntade på en bil utanför US Open tennis turnering i New York 1998.
Hon anklagade den nuvarande republikanska kandidaten för att ta hennes bröst och göra objektiverande uttalanden om henne till andra män i hans grupp.
Trumps kampanj avfärdade påståendet som en "fiktionell berättelse".
"Diskrediterad politisk agent Gloria Allred, i en annan samordnad, publicitet söker attack med Clinton kampanjen, kommer att sluta till ingenting för att smutskasta Mr Trump. Lägg av," sa Jessica Ditto, en Trump kampanj taleskvinna.
"Röstare är trötta på dessa cirkusliknande upptåg och förkastar dessa påhittade historier och de tydliga ansträngningarna att gynna Hillary Clinton."
Mrs Virginia - en yogalärare som kommer från New York - sade att hon förväntade sig att bli personligen attackerad av Mr Trump, men kände att det var hennes "plikt som kvinna, som mor, människa, och som amerikansk medborgare att tala ut och berätta sanningen om vad som hände mig".
"Kanske han kommer att märka mig bara ännu en otäck kvinna", tillade Mrs Virginia.
Trump, vid den sista TV-sända presidentdebatten i Las Vegas, kallade hans demokratiska motståndare Hillary Clinton "en sådan otäck kvinna".
Vid en presskonferens i Los Angeles tillsammans med sin advokat Gloria Allred berättade Mrs Virginia om sitt påstådda möte med Mr Trump när hon var 27 år gammal.
Hon sa att hon väntade på sin hyrbil att komma när Mr Trump närmade sig henne och gjorde kommentarer om hennes fysiska utseende till en grupp män han var med.
"Han sa: 'Titta på den här. Vi har inte sett henne förut, "" Mrs Virginia tårfullt berättat, säger att hans ord beskrev henne "som om jag var ett objekt snarare än en person".
"Då rörde hans hand vid högra insidan av mitt bröst. Jag var chockad. Jag ryckte till."
Hon berättade för reportrar att Mr Trump sedan sade till henne: "Vet du inte vem jag är?"
"Jag kände mig skrämd och jag kände mig maktlös", sade hon och förklarade att händelsen gjorde att hon kände sig "förfärad" och att hon klandrade sig själv i många år.
Allred - som är en högljudd anhängare av Clinton - insisterade på att hennes juridiska kontor inte arbetade i samordning med Clinton-kampanjen, och att Virginia hade sökt hjälp med att tillkännage anklagelsen.
Hon sade att det inte fanns några bekräftande vittnen till händelsen, men att Mrs Virginia hade berättat historien för vänner strax därefter, och även senare för sin man.
En tionde kvinna har trätt fram för att anklaga USA:s presidentkandidat Donald Trump för sexuella övergrepp.