Pink Mist tog också Roland Mathias poesipris.
Francesca Rhydderch vann fiktionspriset med The Rice Paper Dagböcker och Meic Stephens tog det kreativa faktapriset för Rhys Davies: A Writer's Life.
På Wales vann Ioan Kidd bokpriset och folks valpris med hans arbete, Dewis.
Litteratur Wales verkställande direktör Lleucu Siencyn sade: "Detta är en bokälskande stad och lokalt stöd har säkerställt framgången för denna kväll.
"Från Japan till New Quay, Afghanistan till Bristol, Fitzrovia till Blaenclydach 2014 vinnare har guidat läsare till nära och fjärran länder.
"Många grattis till Meic Stephens, Francesca Rhydderch och, naturligtvis, till andra gången vinnare Owen Sheers."
Sheers vann årets titelbok 2005 för sitt verk The Dust Diaries.
Årets vinnande bok Pink Mist handlar om tre unga soldater från Bristol som är utplacerade till Afghanistan.
Dikten tittar på krigets inverkan på männen och dem som står dem närmast när de återvänder från tjänsten.
Sheers sa till BBC Radio Wales att det var en "fantastisk överraskning" att vinna.
"Det är en bok som började med runt 30 intervjuer jag gjorde med nyligen skadade servicepersonal och deras familjer", sade han.
"Jag gjorde faktiskt dessa intervjuer för ett scenprojekt som hette The Two Worlds of Charlie F, men när det var klart fann jag att jag fortfarande hade så mycket mer att jag ville säga och det fanns så många historier som jag inte hade kunnat berätta på scenen, så det var då Pink Mist föddes.
"Det var Radio 4 som kontaktade mig om att skriva ett versdrama - typ, antar jag, en pjäs för röster om du vill - och jag frågade dem om jag kunde gå tillbaka till samma område."
Temat för kriget fortsatte i fiktionskategorin där Rhydderchs vinnande roman sätts både i krigstid Hong Kong och i västra Wales.
Stephens vann den kreativa kategorin med den första fullständiga biografin av en av Wales mest produktiva författare, Rhys Davies.
På walesiska njöt Kidd av en framgångsrik kväll med sin roman Dewis, som ser på prövningarna och svårigheterna i det nutida familjelivet.
Varje kategorivinnare tilldelades 2000 pund, och den största pristagaren på varje språk fick ytterligare 6 000 pund.
Poet Owen Sheers har vunnit Wales Book of the Year vid en ceremoni i Caernarfon för sitt arbete om tre unga soldater.