Innehavarna vann åtta raka lopp för att triumfera 9-8 efter att ha dockat två poäng för fusk i uppbyggnaden.
Oracle ökade till seger med 44 sekunder för att behålla Cup de vann 2010.
Kiwis vann fyra av de fem första tävlingarna, vilket fick Oracle att modifiera sin båt och ringa Ainslie från uppvärmningsteamet.
Den brittiska segellegenden, 36, en fyrafaldig olympisk mästare, skrevs in som taktiker i stället för den amerikanske veteranen John Kostecki och var avgörande för den amerikanska utstyrselns återuppståndelse.
"Det har varit en av de mest fantastiska comebacks någonsin, tror jag, nästan i någon sport men säkert i segling och att vara en del av det är ett stort privilegium," sade Ainslie.
Ainslie förenade sig utmärkt med Oracles australiensiske skeppare James Spithill och strateg Tom Slingsby, en annan australiensare som vann Laserguld i London 2012, för att dra syndikatet tillbaka från randen i den mest anmärkningsvärda vändning i evenemangets 162-åriga historia.
"För att vara helt ärlig, vi hade ett berg att klättra," Ainslie tillade. "Vi visste att vi var tvungna att reda ut oss själva. Vi var tvungna att få båten att gå fortare. Vi gjorde det.
"Utformarna gjorde ett bra jobb och vi var tvungna att börja segla bättre. Vi fick fart och började tro på oss själva. När du gör det, kan du bli ganska stark. "
Nyazeeländarna, med imponerande tidigt tempo uppvind och slicker båthantering, öppnade upp en sju-punkts bly (sex till minus en) när Oracle besättning och utrustning förändringar trädde i kraft.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Men USA outfit, finansierad av programvara miljardär Larry Ellison, var snart i farten och vann 10 av de följande 12 tävlingarna för att lyfta den äldsta trofén i internationell sport, känd tillgivet som "Auld Mug".
Kiwis, ledd av skeppare Dean Barker, kom inom två minuter av ära i ras 13 i okaraktäristiska ljus vindar innan arrangörer övergav loppet eftersom 40-minutersfristen hade gått.
I beslutaren i frisk vind och solsken på San Francisco Bay, Team Nya Zeeland kantade en tight start och slå Oracle till första märket. Kiwierna höll sig fria runt andra märket men förlorade ledningen till amerikanerna tidigt på uppvindsbenet.
Efter att kort ha återtagit fördelen, såg Kiwis sedan när Oracle stormade framåt med anmärkningsvärd uppvind takt och förblev klar för en bekväm seger.
Jag är otroligt stolt över vårt team och vad de har åstadkommit men jag är utsliten att vi inte fick den sista seger vi behövde
"Vilken tävling", sade Spithill, 34, efter endast den tredje vinnaren-tar-all final i evenemangets historia. "Den hade allt. De här killarna visade bara så mycket hjärta.
"På egen hand, du är ingenting, men ett team som detta kan få dig att se bra ut. Vi siktade på en pistol vid 8-1 och killarna ryckte inte ens till. Tack vare San Francisco är det här en jäkla dag."
Barker, 41 år, sade: " Det är uppenbarligen mycket svårt att förstå. Vi gick ut för att göra vårt bästa. Vi kände att vi inte lämnade något på bordet. Det är väldigt svårt att svälja. De vinster de har gjort är fenomenala.
"Jag är otroligt stolt över vårt lag och vad de har åstadkommit, men jag är utsliten vi inte fick den sista seger vi behövde för att ta Cup tillbaka till Nya Zeeland."
Som vinnare, Oracle kommer att besluta om format, plats och tidpunkt för 35: e America's Cup.
Det amerikanska syndikatet vann första cupen 2010, när de slog innehavare Alinghi av Schweiz i en engångsmatch i stora multihulls efter utdragna rättsliga wrangling.
Ellison och Oracle Team USA chef Russell Coutts, som vann Cup för Nya Zeeland 1995 och 2000 innan avhopp till Alinghi för 2003, utformade ett nytt koncept för 2013 tävlingen.
De valde revolutionerande 72ft katamaraner med styva vingseglar - och falsande dolkbrädor senare pionjärer av Kiwis - som gjorde att båtarna kunde nå häpnadsväckande hastigheter på mer än 50mph.
Tävlingar togs i land för att göra det mer tillgängligt för fans, medan banbrytande TV-produktion med grafik på skärmen infördes för att göra det mer tilltalande för en ny publik av TV-tittare.
Men formatet var kontroversiellt och designen oprövad, med kritiker som fruktade för sjömännens säkerhet.
Oracle kapsejsade förra året, men det var den brittiska Olympian Andrew Simpsons död i en träningsolycka i maj som föranledde omfattande säkerhetsåtgärder, inklusive övre gränser för vindhastighet och personlig andningsapparat.
Kritiker pekade också på spiralmässiga kostnader, med endast tre lag - Artemis Racing of Sweden, Emirates Team Nya Zeeland och Luna Rossa Challenge of Italy - växer fram för att tävla i Louis Vuitton Cup utmanare serien för rätten att ta på Oracle.
Artemis kunde inte montera en meningsfull kampanj efter Simpsons död, som Team Nya Zeeland utklassade Luna Rossa i en ensidig Louis Vuitton Cup final.
Men trots Team Nya Zeelands tidiga strypgrepp och ett antal tävlingar uppskjutna på grund av ogynnsamma vindar, visade America's Cup att match-racing i gigantiska katamaraner kan vara enormt spännande och är sannolikt att vara framtiden för händelsen.
Sir Ben Ainslies Oracle Team USA förseglade en av idrottens största comebacks när de omarbetade en 8-1 underskott att slå Team Nya Zeeland i USA: s Cup beslutsfattare i San Francisco.