Paul Casey wist in de vierde ronde een achterstand van drie slagen goed te maken op Watson, die op -16 stond na 72 holes op TPC River Highlands.
Op de tweede play-off hole sloeg Casey zijn bal uit de greenside bunker over de green en waren zijn kansen op de titel gezien.
'Ik hield vol, en dat is wat je soms moet doen om te winnen,' zei Watson. 'Het gaat erom dat je kalm blijft. Je haalt gewoon adem. Je gaat wat langzamer lopen, haalt wat dieper adem en focust je op het feit dat wat er ook gebeurt, je altijd tweede wordt.'
Watson heeft nu acht PGA Tour zeges achter zijn naam staan. Eerder dit seizoen won hij in China het HSBC Champions.
Het Travelers Championship bood voor een aantal spelers ook de kans om zich nog laat te kwalificeren voor het Open, het derde major van het jaar dat binnen een maand gespeeld wordt.
Brian Harman (-15), Graham DeLaet (-14), Carl Petterson (-13) en ook Luke Donald kwalificeerden zich voor het 144ste Open op St Andrews.
Donald eindigde samen met Bo van Pelt en Mark Wilson op -11, maar omdat de voormalig nummer-1 hoger op de wereldranglijst staat ging de laatste plek naar hem.
And that may be all she wrote for Paul Casey... #QuickHits http://t.co/uyw721nCXn
— PGA TOUR (@PGATOUR) June 28, 2015
.@BubbaWatson is your winner, his eighth PGA TOUR victory and second at the @TravelersChamp. #QuickHits http://t.co/g2hkeHHEhi
— PGA TOUR (@PGATOUR) June 28, 2015