Dans l'événement principal qui s'est déroulé dans une salle comble de 15.000 places à la RAC Arena, le grand favori a défié la foule bruyante et a dominé les échanges tout au long d'une bataille prévue en 12 rounds qui n'a pas tenu la distance.
Lomachenko a renforcé son emprise sur le combat dans les derniers rounds, avec plusieurs coups durs du gauche laissant Kambosos avec du sang coulant de son œil droit.
Le boxeur de 36 ans a scellé l'issue de l'affrontement au 11e round après avoir envoyé plusieurs fois au tapis l'Australien.
C'est la première fois qu'il s'empare du titre IBF chez les poids légers après avoir détenu dans le passé les ceintures WBC, WBA et WBO de la catégorie.
La brillante carrière de Lomachenko, ancien champion du monde des poids plumes et super-plumes, l'a également vu devenir double médaillé d'or olympique.
"Je suis à nouveau champion du monde. Je veux rentrer chez moi et passer du temps avec ma famille", a déclaré l'Ukrainien, qui n'a pas apporté de précisions quant à son avenir.
Il compte désormais 18 victoires (pour trois défaites) chez les professionnels.
Kambosos, ancien champion WBA, IBF et WBO de la catégorie, n'a pas pu reproduire la forme qui l'avait vu triompher en 2021 à la surprise générale de l'Américain Teofimo Lopez, tombeur peu avant de Lomachenko.
"C'est l'un des meilleurs de tous les temps. J'ai fait de mon mieux, mais c'est un vrai champion", a déclaré Kambosos, battu pour la troisième fois en 24 combats, au sujet de son adversaire.
"J'ai tout donné. J'ai tout donné lors de mon camp d'entraînement", a affirmé le boxeur de 30 ans.
Les deux combattants avaient quelque chose à prouver après avoir perdu contre l'Américain Devin Haney ces dernières années.
Dans un autre combat de la soirée, le Mexicain Pedro Guevara a battu l'Australien Andrew Moloney dans une décision partagée, qui a suscité la controverse, pour décrocher la ceinture intérimaire des poids super-mouches de la WBC.
Se sentant lésé, Moloney a annoncé sa retraite immédiatement après le combat. "J'en ai fini avec ce sport. C'est la dernière fois que vous me verrez", a déclaré le boxeur de 33 ans, qui a subi sa quatrième défaite en 30 combats.
