Buttler nådde tre siffror i 46 bollar, slå 61-ball hundra han gjorde mot Sri Lanka i maj 2014.
Wicketkeeper slog 10 fyror och åtta sexor i hans 116 inte ut från 52 bollar som England postade 355-5.
Pakistan hotade kort en spännande jakt, men var bowled ut för 271, med Moeen Ali tar 3-53.
Buttler ansträngningar var den gemensamma sjunde snabbaste i historien om ODI cricket och den snabbaste mot Pakistan.
Han har nu gjort de tre snabbaste England århundraden i 50-over spelet, tillsammans med en 66-ball hundra mot Nya Zeeland i juni.
Det var Buttler sista poäng av 50 eller mer i alla internationella cricket, en körning av dålig form som såg honom tappade från testsidan för den tredje matchen mot Pakistan denna månad.
rekordet för de snabbaste hundra i ODIs är den 31-ball insats av Sydafrikas AB de Villiers gjort mot West Indies i Johannesburg i januari i år.
Buttlers uppvisning av förödande slag var desto mer anmärkningsvärd med tanke på att han inte kom fram till vecket förrän den 36: e över.
Framhävd till nummer fyra efter att England fått en solid start av Jason Roys jungfru internationella sekel (102) och Joe Roots 71, slösade högerhandaren lite tid på att signalera sina avsikter, slog-sweeping Shoaib Malik för sex från bara 10: e bollen han mötte.
Brute kraft över benet sidan var ett drag i 25-åringens innings, med sex av hans åtta sexor rensa repen i riktning mot djup mitt-wicket.
Han visade också blixtar av uppfinningsrikedom, spela scoop och ramp skott, samt en otrolig omvänd-svett för fyra utanför takten av Anwar Ali utan att behöva flytta sina fötter.
Anwar var återigen bowlaren när Buttler flyttade till ett århundrade med sin tredje sex av fyra leveranser.
Totalt slog han 17 av de sista 34 bollarna han stod inför gränsen och gick från 50 till 100 i bara 16 leveranser som England lagt 129 körningar i de senaste 10 overs.
Buttler stal showen, men hans stjärna förvandlades till en 15-över period av en underhållande serie final.
Right-hander Roy övervann några tidiga skörhet utanför stubben för att nå sin första ODI hundra i sin 15: e match, en innings som accelererade med raka och on-drives.
Stöd kom från Root, som var på sin fri-scoring bäst tills han föll sju varv efter Roy fångades vid lång-off. Det var en del av en kort Pakistan period av påtryckningar, en som stoppades av Buttler briljans.
Ändå, på en tonhöjd perfekt för slag, visade värdarna viljan att jaga sitt stora mål, med kapten Azhar Ali göra 44 från 32 bollar, Babar Azam en run-a-ball 51 och Malik mest imponerande för en 34-ball 52.
Men Wickets föll alltför regelbundet för att värdarna någonsin skulle vara verkligt stridslystna. Mohammad Hafeez var slutkörd under olyckliga omständigheter och nästan alla andra hål ut.
I slutändan, vad är bara Englands tredje ODI-serie vinna sedan februari 2013 förseglades i komfort.
Före detta England off-spinner Vic Marks: "Även de bästa spelarna på den England balkongen kommer att tänka 'Jag vet inte hur han gör det'. Du kan förstå varför England, även när Buttler går igenom en klibbig lapp i vit-boll cricket, hålla honom i sidan som när han klickar han är häpnadsväckande. Magin har återvänt.
"Vi får inte glömma Jason Roys hundra - de tre bästa satte England i en position där de kunde skicka ut Buttler så där."
Englands fladderman Jason Roy: " Jag vet inte riktigt vad vi just har bevittnat. Det var otroligt."
Jos Buttler slog Englands snabbaste internationella sekel för att leda dem till en 84-run seger över Pakistan i Sharjah och en 3-1 serie seger.