Med Windies jagar 261, pace bowler Perry tog en wicket i var och en av sina tre första overs för att minska den karibiska sidan till 41-3.
Merissa Aguilleira och Deandra Dottin hotade kort med fyrverkerier, men efter att båda föll för Lisa Sthalekar haltade West Indies till 145 stycken.
Rachael Haynes (52) och Jess Cameron (75) hade tidigare gjort halvcenturier för Aussies, med några sena order slå från Perry och Jodie Fields tar dem till 259-7.
Genom att bidra med fladdermusen och sedan stå med bollen, Perry gjorde en dramatisk återgång till Southern Stars line-up efter tre matcher ut med en fotled skada.
Den sista av dessa var ett åtta-run nederlag av Västindien, deras första seger över Australien och resultatet som förseglade deras plats i en jungfrufinal.
På grund av denna seger, Windies skeppare Aguilleira sade att hennes sida hade en "psykologisk fördel" över laget som hade lyft trofén vid fem tidigare tillfällen.
Men Australien var för kliniskt för en West Indies sida som var slarvig på fältet, egensinnigt med bollen och oförmögen att hålla jämna steg med löpjakten.
Genom att återta trofén de senast vann 2005, Australien lägga till World Twenty20 de vann i oktober och Ashes de kommer att försöka försvara i England i augusti.
Det är första gången de har hållit alla tre kvinnors cricket stora titlar samtidigt.
Bara en gång i matchen var de under tryck, eftersom fyra wickets föll för 28 körningar runt slagkraftsspelet.
"Om en framväxande sport behöver en stjärna för att höja sin profil, då kvinnors cricket har slagit guld med Ellyse Perry. En internationell inom både cricket och fotboll, 22-åringen lyckas också på något sätt få tid att presentera program på radio och TV samt studera för en nationalekonomi och samhällsvetenskap examen.
Läs resten av vår funktion
Innan dess delade Haynes, som lade till 52 för den första wicketen med Meg Lanning, en andra-wicket monter på 64 med Cameron.
Med fält misstag och dåligt disciplinerad bowling hindrar Windies, kraftfull högerhänt Cameron spelade några särskilt iögonfallande drag, går förbi 50 med två sexor i en Tremayne Smartt över.
Vid denna punkt, Haynes hade hållits väl av Kyshona Knight, kör tillbaka vid mitten av veken för att ge imponerande ben-spinner Shaquana Quintyne hennes första wicket, och Alex Blackwell hade fallit billigt till Smartt.
Cameron dominerade ett fjärde veklingspartnerskap på 55 med Stalekar men när Cameron slog en Shanel Daley full kasta till djup mitt veken, Australien förlorade sin väg.
Med bowlarna äntligen att få lite kontroll, Sthalekar, Sarah Coyte och Erin Osborne alla hittade sätt att hål ut till Västindien fältarbetare.
Men från 209-7 Fields och Perry kombineras för att lägga till 50 exakt, Perry slår en maximal över lång på och skeppare Fields improviserar med svep och drag.
De Windies smets var alltid sannolikt att ha att ta itu med rörelse i Mumbai natten, men öppnarna Natasha Mclean och Kycia Knight såg bekväm fram till introduktionen av Perry.
Med ingen liten känsla för teater, höger-armaren två gånger avbröt försök att bowla sin första leverans innan fånga Knight Lbw med en leverans som skulle ha missat vänster-hander är off stubbe.
Perry fick sedan den farliga Stefanie Taylor fångad och bowlad, spetsad McLean rörmokare framför och klar med figurer på 3-19.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Efter Knight gick i pension på grund av en quad skada, Aguilleira och Dottin motattack, den tidigare svepande Osborne in i läktarna och den senare två gånger ta Coyte över benet sidan.
Men båda var skålade som Sthalekar fann vända med sina off-breaks, Wicket Dottin effektivt avsluta tävlingen.
Sthalekar slog in matchen när hon tog en spektakulär enhandsfångst på kort mid-wicket för att avfärda Smartt från bowlingen av Julie Hunter.
Megan Schutt slutade med siffror på 2-38 när hon passerade Englands Anya Shrubsole som den högsta wicket-taker i turneringen med 15.
Ellyse Perry slet igenom West Indies topp för att hjälpa Australien till en 114-run seger i Women's World Cup final i Mumbai.