Vid alla tidkontroller före målgång låg polskan i ledning: 10,4 sekunder vid 2,2 km och 8,3 sekunder när tre kilometer återstod.
I det läget hade Björgen åkt ifatt italienskan Marianna Longa, som startat 30 sekunder före.
Och kanske var det italienskans sällskap som fick norskan att ta ut det allra sista - samtidigt som hon fick baktider om att hon knappade in sekund efter sekund mot Kowalczyk.
- Jag trodde nästan att man skämtade med mig när jag hörde att jag helt plötsligt hade tagit in så mycket när jag kom in i stadion, säger Marit.
Bästa i Norden
I och med denna guldmedalj har Marit Björgen nu vunnit sju individuella VM-och OS-segrar.
Endast ryskan Jelena Välbe har fler.
Med ytterligare tre silver - och två bronsplaketter tillhör Björgen med totalt tolv individuella längdmedaljer de allra största i den kvinnliga längdhistorien genom tiderna.
Hon har passerat tidigare norska legendarer som Bente Skari och Berit Aunli och är dessutom bästa nordiska åkare genom tiderna. Marja-Liisa Hämäläinen-Kirvesniemi med medaljraden 4-5-2 hade tidigare den positionen.
Finländsk styrka
Bortsett från Kowalczyk och nämnda Longa blev milloppet helt en uppgörelse mellan Norge och Finland.
Båda hade fyra åkare vardera bland de tio främsta. Räknat placeringspoäng var Finland till och med något vassare med 22 (3-5-6-8) mot Norges 24 (1-4-9-10). Framförallt gav Aino-Kaisa Saarinen besked om att hon i klassisk åkteknik är tillbaka i den översta världstoppen igen.
20-åriga Krista Lähtenmäki, nu femma, har kommit till världstoppen för att stanna.
Hoppats på bättre
För Sverige blev det ingen munter dag i den norska terrängen.
- Vi och framförallt tjejerna själva hade nog hoppats på bättre utdelning, säger den svenske damtränaren Rikard Grip.
Charlotte Kalla på elfte plats blev bästa svenska. Hon startade ganska piggt och låg sexa vid första kontrollen för att sedan dala i resultatlistan.
Anna Haag hade samma tråkiga kurva.
Hon var en sekund snabbare än Kalla efter 2,2 km men hade därefter en dålig period och föll slutligen till 14:e plats.
- Trots resultaten tror vi fortfarande att de svenska tjejerna är i bra form. Det visade ju inte minst Kalla i jaktstarten, kommenterar Rikard.
Huvudbry
Rikard Grip fick en svår nöt att knäcka när de totala resultaten var klara.
Mer eller mindre utsagt var att miltävlingen skulle bli en direkt uttagning mellan Ida Ingemarsdotter och Sara Lindborg om vem som ska åka första sträckan i damernas stafett på torsdag - och de flesta trodde på Ida.
Men Sara var tre placeringar (25:a) och tio sekunder bättre.
- Onekligen något att grubbla över, medger Rikard. Vi tar ut laget till sprintstafetten i morgon men måste först analysera det här resultatet för att se vem som ska åka vad.
Ingen av de aktiva klagade på skidorna. Tvärtom:
- Jag hade bra skidor, fastslog exempelvis Ida Ingemarsdotter efter att ha åkt i mål.