Tại đêm chung kết, mỗi cặp đôi biểu diễn 2 tiết mục. Với tiết mục đầu tiên, Thanh Hương và Đinh Hương đã xuất hiện trên sân khấu “ma mị” với tuyệt phẩm của nhạc sỹ Phó Đức Phương “Trên đỉnh phù vân”. Vẫn với chất giọng khỏe, đầy nội lực, Thanh Hương dù không “rap” cũng vẫn khiến khán giả lắc lư theo từng lời hát.
Nhạc sỹ Huy Tuấn đánh giá cao việc Đinh Hương đã thách thức thí sinh của mình bằng cách luôn chọn những bài hát quá phức tạp trong quá trình xử lý về thanh nhạc, điều đó chứng tỏ Đinh Hương rất tự tin về giọng hát của Thanh Hương.
Ca sỹ Thu Phương cho rằng, “Trên đỉnh phù vân” là một bản hòa âm rất đặc biệt, rất khác so với những phiên bản trước để khán giả không còn sự so sánh với bản phối đã từng rất thành công trước đó. Thu Phương cũng đánh giá cao sự lựa chọn của Đinh Hương cho thí sinh của mình.
Ngay trước đêm diễn, HLV Đinh Hương đã viết những dòng đầy xúc động trên facebook: “Tôi mong cô gái vàng của tôi Nguyễn Thanh Hương sẽ tỏa sáng bằng chính giọng hát đầy nội lực nhưng không kém phần tinh tế cùng với sắc đẹp ngọt ngào, đam mê cháy bỏng nhưng đầy quyền lực như chính ca khúc “Queen of the Night” mà tôi đã lựa chọn cho em. Đêm cuối, tôi không ngại để nói cho thế giới biết tôi yêu thương và tự hào về em đến nhường nào. Con đường đi sau này nhất định không quên những giây phút được là người bạn diễn ăn ý của em trên sân khấu”.
Có lẽ vì những điều mà Đinh Hương dành cho thí sinh của mình, Thanh Hương đã thể hiện xuất sắc bản mashup Dreamgirl - One night only - Queen of the night. Cũng như những phần trình diễn ở các vòng trước, hát tiếng Anh là một lợi thế của Thanh Hương bởi giọng hát dày và có thể giữ vững ở tông cao. Thanh Hương đã không phụ lòng Đinh Hương khi hòa quện vào bản mashup, tạo nên một tiết mục hoàn hảo cả về giọng hát lẫn tính giải trí. Sự xuất hiện của raper Soho trong bản mashup cũng khiến khán giả “sôi sùng sục”.
“Song Hương” luôn khiến giám khảo phấn khích, trong đêm chung kết, nhạc sĩ Huy Tuấn phấn khích đến mức huýt sáo 3 lần trong suốt tiết mục. Còn giám khảo khách mời MC Anh Tuấn thì chỉ có thể thốt lên “Không thể tuyệt vời hơn!”. Anh Tuấn cho rằng sự chuyển tiếp giữa các bài hát và giọng ca nội lực của Thanh Hương đã đem đến sự thành công của tiết mục.
Ở bản mashup Dreamgirl - One night only - Queen of the night, cả 3 giám khảo đều cho cặp Song Hương điểm 10 tuyệt đối.
Với sự cống hiến hết mình qua từng phần biểu diễn, với số điểm cao của ban giám khảo cùng sự bình chọn của đông đảo khán giả yêu mến, cặp đôi Thanh Hương - Đinh Hương đã đăng quang ngôi vị cao nhất của “Trời sinh một cặp” mùa thứ 3. Cặp đôi Đồng Ánh Quỳnh - Văn Mai Hương giành ngôi vị Á quân, cặp Kim Anh - Thiên Vương giành vị trí thứ 3.
Xúc động nghẹn ngào khi trở thành người chiến thắng, diễn viên Thanh Hương chia sẻ: “Vậy là Trời sinh một cặp mùa 3 đã khép lại. Gần 3 tháng đắm mình cho đam mê âm nhạc, bung tỏa đến kiệt cùng để vượt qua những thách thức. Kết quả cuối cùng thật đáng tự hào, nhưng những cảm xúc góp lại sau từng đêm thi, những tình yêu được nếm trải và sự thoả mãn khi lần đầu được chạm tới đam mê mới là phần thưởng mà Hương trân trọng và nhớ mãi. Những lời cảm ơn đều trở nên dư thừa trước niềm hạnh phúc. Những sự cảm kích đều vô nghĩa trước những giọt nước mắt. Hương chỉ biết khóc trước những tình cảm, sự ủng hộ mà mọi người dành cho mình. Đây sẽ là những kỷ niệm đẹp, những ký ức tuyệt vời trong cuộc đời nghệ thuật của Hương. Và biết đâu, nó sẽ cho Hương những trải nghiệm tuyệt vời nữa. Xin cảm ơn âm nhạc, xin cảm ơn số phận đã đưa Hương tới những cảm xúc mà chưa bao giờ Hương nghĩ sẽ có thể chạm đến. Xin cảm ơn tất cả”.
Là thí sinh đến từ Hà Nội duy nhất trong số 12 thí sinh của mùa 3, Thanh Hương đã vượt qua mọi khó khăn, thử thách, trở thành một cô gái mạnh mẽ, gây ấn tượng khó phai trong lòng khán giả yêu nhạc. Hy vọng rằng, sau ánh hào quang của đêm thi, cô diễn viên đa tài Thanh Hương sẽ mang cái duyên với âm nhạc để đi trên một con đường mới đầy thử thách.