Mills, 28, och Clark, 36, håller en 20-punkts bly går in i finalen, efter att ha avslutat andra och tredje i tisdags tävlingar.
Duon missade på guld i London 2012, ta silver som Nya Zeeland kantade ut dem i medaljracet.
"Det känns som vi har seglat för alltid för att få detta guld", sade Clark.
Ta reda på hur du kommer in i segling med vår speciella guide.
"Det är helt surrealistiskt. Vi har seglat ut ur vår hud i en maraton händelse."
Paret har dominerat under hela evenemanget, vunnit tre lopp och slutar i topp åtta i alla 10.
Men en medalj är nu utom räckhåll för män 470 par Luke Patience och Chris Grube, som är sjätte går in i medalj loppet.
Alain Sign och Dylan Fletcher har en chans att ta en medalj i torsdagens 49er medalj race, sitter fjärde, men Charlotte Dobson och Sophie Ainsworth är sjunde.
Prenumerera på BBC Sport nyhetsbrev för att få vårt tips på nyheter, funktioner och video skickas till din inkorg.
Storbritanniens Hannah Mills och Saskia Clark kommer att vinna OS-guld i kvinnors 470 segling om de avslutar onsdagens medalj race.