Två Diarmuid Murtagh mål hjälpte Connacht leda 2-3 till 0-3 innan Aidan Breen svarade med en Ulster mål.
Damien Comer slog en tredje Connacht mål som de ledde 3-6 till 1-10 på halvtid innan Ulster tog kontroll.
Trots att förlora Chrissy McKaigue till ett svart kort, Ulster slog 1-4 utan svar, med Charlie Vernon nät.
McKaigue anslöt sig till Ulster-truppen på Carrick-on-Shannon av hans Slaughtneil lagkamrat Brendan Rogers, trots deras kommande All-Ireland klubb mästerskapsuppgifter.
Connacht började starkt med sin målskytt i chef Murtagh skjuta sin öppning mål efter 7 minuter och återigen hitta nätet två minuter senare.
Ulster svarade bra med Fermanaghs Breen hitta nätet för sin provins för andra gången i en vecka med en 18: e minut mål.
Pete McGraths avgifter minskade gapet till två punkter två gånger under de kommande sex minuterna, och lämnade det minsta mellan sidorna för första gången, efter en Tomas Corrigan poäng.
Men Connacht orsakade Ulster försvarsproblem, med Galways Comer skär in för en 28: e minut mål, som värdarna leds av två vid pausen.
Ulster kom upp på omstarten, och trots att förlora ersätta McKaigue till ett svart kort, fortsatte motorerna bra.
Peter Harte och Corrigan lade punkt innan Vernon skära igenom för ett mål i en trollformel som såg Ulster poäng 1-4 utan svar.
Connacht kunde bara hantera två poäng från frees i det avslutande kvartalet, med Emyln Mulligan och Paul Conroy på mål.
Efter matchen Ulster kapten Eoin Donnelly accepterade koppen från GAA president Aogan O Fearghail.
Ulster clinchade en 32:a Interprovincial fotboll titel som de producerade en stark andra halvlek för att tjäna en 2-16 till 3-10 comeback seger över innehavare Connacht.