Robbie Hall öppnade poäng för Oxford innan en första halv egen mål från Yellowskeeper Simon Eastwood planlade.
Defender Kelly ledde sedan värdarna framför - hans första mål för Dons - och efter en händelserik andra halvlek, Wimbledon såg spelet ut för att få sin play-off push tillbaka på rätt spår.
Hall slog efter sju minuter, dartande inuti och slå en kraftfull dipping strejk från 25 meter in i nedre hörnet.
Men värdarna var tillbaka nivå sex minuter senare, Dean Parrett kraschade en hård bil från crossbaren som träffade desperat otur Eastwood på baksidan och dribblade in.
Wimbledon var framför i 28: e minuten efter ett Parrett hörn möttes av en ståtlig Kelly header.
Dons var rasande efter pausen, med Lyle Taylor och Dom Poleson skyldig till sporre flera möjligheter att förlänga sin ledning, men i slutändan spelade det ingen roll.
Rapport från Pressföreningen.
Matchen slutar, AFC Wimbledon 2, Oxford United 1.
Andra halvlek, AFC Wimbledon 2, Oxford United 1.
Försök blockerat. Alfie Egan (AFC Wimbledon) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
(AFC Wimbledon) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Robert Hall (Oxford Förenade).
Sean Kelly (AFC Wimbledon) visas det gula kortet för en dålig foul.
Foul av Sean Kelly (AFC Wimbledon).
Robert Hall (Oxford United) vinner en frispark på högerkanten.
Försök blockerat. Kane Hemmings (Oxford United) höger fotade skott från vänster sida av lådan är blockerad.
Dominic Poleon (AFC Wimbledon) visas det gula kortet.
Foul av Dominic Poleon (AFC Wimbledon).
Marvin Johnson (Oxford United) vinner en frispark i anfallshalvan.
Substitution, Oxford United. Joe Rothwell ersätter Ryan Taylor.
Dominic Poleon (AFC Wimbledon) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av John Lundstram (Oxford United). Ordförande:
Foul av Jake Reeves (AFC Wimbledon).
Chris Maguire (Oxford United) vinner en frispark i anfallshalvan.
Försöket räddades. Chris Whelpdale (AFC Wimbledon) huvud från mitten av rutan sparas i mitten av målet.
Försök missade. Marvin Johnson (Oxford United) höger fotade skott från en svår vinkel och lång räckvidd på vänster missar till höger.
Försök blockerat. Chris Maguire (Oxford United) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
Ersättning, AFC Wimbledon. Alfie Egan ersätter Dean Parrett.
Ersättning, AFC Wimbledon. Chris Whelpdale ersätter Lyle Taylor.
Substitution, Oxford United. Liam Sercombe ersätter Ryan Ledson.
Hörnet, AFC Wimbledon. Sammankallad av Philip Edwards.
Marvin Johnson (Oxford United) visas det gula kortet för en dålig foul.
Barry Fuller (AFC Wimbledon) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Marvin Johnson (Oxford United).
Dominic Poleon (AFC Wimbledon) vinner en frispark på vänster vinge.
Foul av Kane Hemmings (Oxford United).
Ersättning, AFC Wimbledon. Tyrone Barnett ersätter Tom Elliott.
Försök missade. Ryan Taylor (Oxford United) vänster fotade skott utanför lådan är bara lite för hög.
Hörnet, AFC Wimbledon. Förföljd av Curtis Nelson.
Försök blockerat. Jake Reeves (AFC Wimbledon) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
Försöket räddades. Jake Reeves (AFC Wimbledon) höger fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet.
Försök blockerat. Robert Hall (Oxford United) höger fotade skott från höger sida av lådan är blockerad.
Hörnet, Oxford United. Förföljd av James Shea.
Försöket räddades. Ryan Taylor (Oxford United) höger fotade skott från utsidan rutan sparas i nedre vänstra hörnet.
Försök missade. Sean Kelly (AFC Wimbledon) vänster fotade skott från vänster sida av lådan är för hög.
Försök blockerat. Dominic Poleon (AFC Wimbledon) höger fotade skott från vänster sida av lådan är blockerad.
Hörnet, Oxford United. Förföljd av Dannie Bulman.
Sean Kelly gjorde ett sällsynt mål som AFC Wimbledon lägga sin besvikelse festlig period bakom dem och kom bakifrån för att slå Oxford 2-1.