Domarna sade att deras arbete lagt "en intellektuell grund" för politik på områden som konkurslagstiftning och politiska konstitutioner.
Paret får 8 miljoner kronor (744 652) från kommittén.
Mr Hart, som väcktes med nyheten vid 4.40, sade att hans första reaktion hade varit att krama hans fru och väcka hans yngre son.
Holmström sade att han kände sig "mycket lycklig" och "tacksam".
Kungl. Vetenskapsakademien sade att Hart och Holmströms arbete "var värdefullt för förståelsen av verkliga kontrakt och institutioner".
Den sa också att den kunde identifiera "potentiella fallgropar i kontraktsdesign".
De två verktyg som skapats för att hjälpa till att avgöra om arbetstagare från den offentliga sektorn ska få fast lön eller prestationsbaserad lön och om tillhandahållare av offentliga tjänster ska vara offentligt eller privat ägda.
Holmström är särskilt känd för sin forskning om hur kontrakt och incitament påverkar företagens beteende.
Den tidigare Nokias styrelsemedlem avböjde att säga om han tyckte att chefslönen var för hög nuförtiden, men kommenterade: "Min personliga uppfattning är att [högsta chefers kontrakt] är för komplicerade idag."
Holmström, 67 år, är professor i ekonomi och management vid Massachusetts Institute of Technology, medan Hart, född 1948, är professor i ekonomi vid Harvard University i USA.
Paret såg av konkurrensen från Världsbankens nya chefsekonom Paul Romer, som var allmänt tipsad att vinna.
New York University's Stern Business School, där Prof Romer undervisar, utlöste kontroverser förra torsdagen när den av misstag publicerade ett pressmeddelande där han namngavs som vinnare.
Det tog snabbt ner frisläppandet, säger att det bara förberedde sig för en möjlig seger.
Andra trodde att det var Olivier Blanchard, en före detta chefsekonom vid Internationella valutafonden, och Edward Lazear, en kollega vid Hoover Institution, Stanford University.
Ekonomipriset är det enda Nobel som inte skapats av Alfred Nobel, utan lanserades 1968, långt efter filantropens död.
Hittills har amerikanerna dominerat priset, med 55 av de 76 pristagare som innehar amerikanskt medborgarskap, inklusive de med dubbla nationaliteter.
Förra året vann skotskfödde ekonomen Angus Deaton priset för sin användning av data för att undersöka inkomstskillnader och informera den ekonomiska politiken.
Det är det femte Nobel som tillkännages i år, efter att priser för fysiologi eller medicin, fysik, kemi och fred delades ut förra veckan.
Nobelpriset för litteratur delas ut på torsdag.
Brittiska Oliver Hart och Bengt Holmström i Finland har vunnit Nobelpriset för arbete med kontraktsteori.