Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Ibarguen, 32, som gick på en 34-möte oslagbar körning efter att ha avslutat andra i London 2012, vann med sin fjärde runda hopp på 15,17m.
Hennes seger ger Colombia deras andra guld i spelen efter tyngdlyftaren Oscar Figueroa.
Yulimar Rochas av Venezuela tog silver med 14,98m och försvara mästare Olga Rypakova av Kazakstan bosatte sig för brons med 14,74m.
Colombianska Caterine Ibarguen vann kvinnornas trippelhopp i Rio.