Thomas Olsen beseglet kampen etter å ha scoret Norges fjerde mål i straffesparkkonkurranse mot den kanadiske keeperen Joel Hofer.
Isak Hansen, Sondre Olden, Mathias Tretenes scoret alle ved de tre første anledningene i straffesparkkonkurransen mot Canada, som også tapte for Sveits lørdag.
Etter at Jack Quinn bommet, holdt Cody Glass og Canadas kaptein Tyler Toffoli Canadas håp i live ved å riste i tauene på henholdsvis andre og tredje forsøk. Den norske målvakten Jonas Arntzen stilte imidlertid opp mot Michael Carcone for å bekrefte seieren til skandinavene.
– Norge spiller bra defensivt, og det visste vi før kampen. De tillot et snitt på to mål per kamp, så vi visste at de kom til å forsvare seg godt. Spillet vårt var ikke raskt nok til å erobre midtis, og mot et slikt lag er det det som skal til for å skape scoringsmuligheter, sa Canadas hovedtrener André Tourigny i en uttalelse.
«Å møte motgang er en del av denne turneringen. Hvis laget ditt ikke kan skinne i motgang, vil sjansene dine for å vinne være små.»
Hofer, som har spilt seks kamper for St. Louis Blues denne sesongen, avsluttet med 21 redninger til Arntzens 31.
Det var Norges første seier i turneringen siden seieren i 2000.
Maple Leaf-representantene så ut til å gå mot et andre strake tap da de lå bak 2-1 og de siste sekundene av tredje periode fløy forbi. Men de hadde ikke sagt sitt siste ord.
Etter å ha eliminert keeperen sin, vant kanadierne face-off på norsk jord, og Carcone ga pucken til Lawson Crouse, alene i sporet, som behendig slo Arntzen med 11,1 sekunder igjen av kampen.
Etter en ekstraomgang som ikke klarte å bryte utligningen, spilte Olsen helter for nordmennene i straffesparkkonkurransen.
Nordmennenes seier løftet dem til sjetteplass i gruppe B, mens Canada forblir på tredjeplass med 12 poeng.
De to landene må fortsatt spille en kamp hver i den innledende fasen. Canada møter Tsjekkia på tirsdag, mens Norge møter Slovakia.
«Vi må bli bedre. Alle lagene her spiller veldig bra defensivt og vi må finne en måte å skape bedre scoringssjanser på. Vi har liten tid til å omgruppere før morgendagens kamp, og det er en kort turnering, så vi må lære av det som ikke gikk bra i dag og være klare for tsjekkerne. Det blir en viktig kamp for oss, sa Crouse.
I den andre kampen på formiddagen slo Sverige Danmark 4-1. I mellomtiden beseiret Østerrike Ungarn 4-3 på straffe i gruppe A, mens Kasakhstan toppet Slovenia 4-3 i gruppe B.
«Subtilt sjarmerende zombieelsker. Hipstervennlig tv-fanatiker. Profesjonell ølnerd. Skaper.»