Musetti, número 10 de la ATP, despachó a Munar (44°) por 6-3, 6-0 y 6-1 en solo una hora y 36 minutos.
El tenista mallorquín no encontró la forma de responder al variado repertorio de Musetti, que dictó el ritmo del partido con 26 golpes ganadores, por seis de Munar.
El español, de 28 años y sin títulos de ATP en su palmarés, soñaba con acompañar a la estrella de su país, Carlos Alcaraz, en los cuartos de final.
Musetti, de 23 años, será quien se estrene en esa instancia en el US Open y podría enfrentar a su compatriota y defensor del título, Jannik Sinner, que pugnaba más tarde con el kazajo Alexander Bublik.
"Estoy un poco emocionado, honestamente, porque el último mes fue terrible", declaró Musetti, quien fue eliminado en su debut en Wimbledon.
"Estaba un poco triste con mi tenis, mis resultados. El tenis es así, tiene muchos altibajos pero hay que mantenerse emocionalmente fuerte y es lo que hice en el último par de semanas", dijo el italiano, satisfecho con sus prestaciones el lunes.
Musetti luce tres presencias en cuartos de final de Grand Slam en tres superficies distintas.
"El segundo set fue quizás uno de los mejores de mi carrera, sentía que no podía fallar", se felicitó.