Medvedev đã giành chiến thắng 2 - 1 trước Thiem trong trận chung kết Nitto ATP Finals 2020 diễn ra ngày 23/11 với tỷ số các set lần lượt là 4 - 6, 7 - 6 và 6 - 4 sau 2 giờ 44 phút thi đấu.
Hai tháng trước, Thiem hạ Medvedev 3 - 0 ở Mỹ mở rộng 2020 nhưng ở lần tái đấu tại London, thế trận đã không còn như ý muốn của tay vợt Áo. Ở set 1, Thiem là người thi đấu tốt hơn và có được 1 break ở game đấu thứ 5, trước khi khép lại chiến thắng 6 - 4 trong set đấu này.
Set 2 diễn ra căng thẳng, cân bằng khi Medvedev và Thiem đều không thể có break của đối thủ, và cả hai đã phải cần tới loạt tie-break để phân định thắng thua. Trong loạt "đấu súng" cân não này, Medvedev mất mini break ở lần đầu tiên cầm giao bóng và bị dẫn 0 - 2, nhưng tay vợt người Nga sau đó đã ngược dòng kết thúc loạt tie-break bằng chiến thắng, cân bằng tỷ số 1 - 1.
Bước vào set 3 quyết định, kịch bản cũng giống với set 1 khi bước ngoặt đến ở game đấu thứ 5, nhưng tay vợt có lợi thế lần này lại là Medvedev sau 1 pha lên lưới thành công. Thiem đã thi đấu rất cố gắng ở các game đấu sau để tìm cách đòi lại break nhưng bất thành và đành nhìn Medvedev chiến thắng trong set đấu này với tỷ số 6 - 4, qua đó đăng quang ngôi vô địch giải đấu "bát hùng".
Medvedev vô địch Paris Masters 2020 hồi đầu tháng và bây giờ vô địch ATP Finals, danh hiệu lớn nhất tới thời điểm này trong sự nghiệp của tay vợt người Nga này.
Medvedev cũng đã trở thành tay vợt người Nga thứ 2 vô địch ATP Finals, sau chức vô địch của Davydenko vào năm 2009.
Kể từ khi Novak Djokovic giành được danh hiệu vô địch lần thứ 5 vào năm 2015, năm giải đấu gần nhất đều có những nhà vô địch mới. Bao gồm Andy Murray (2016), Grigor Dimitrov (2017), Alexander Zverev (2018), Stefanos Tsitsipas (2019) và Daniil Medvedev (2020).
Đánh bại tay vợt số 3 thế giới Thiem ở trận chung kết, Medvedev trở thành tay vợt đầu tiên sau hơn 13 năm vượt qua Top 3 tại cùng một giải. Trước đó, tay vợt người Nga vượt qua hạt giống số 1 Djokovic và số 2 Nadal. Tay vợt gần nhất làm được điều này là David Nalbandian tại Madrid năm 2007 (số 1 Federer, số 2 Nadal, số 3 Djokovic).