Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Det avslutar en lång väntan på framgång, med Storbritanniens 3-0 seger över Kiwis i 2007 sin sista seger mot antingen Nya Zeeland eller världsmästare Australien.
England tog en 8-0 ledning med Gareth Widdop straff följt av en konverterad Elliott Whitehead försök.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Jason Nightingale rörde utmärkt ner i hörnet innan pausen och matchen blev alltmer spänd efter omstart.
Kiwierna, som släpade 8-6, såg ut att brottas med uppstigningen men NRL-bundna Whitehead sprack igenom för att göra mål.
Och det var ett stort jubel från den utsålda Wigan publiken när videodomaren belönade ett försök efter skepparen Sean O'Loughlin rörde ner under pinnar sent på.
Även då, Kiwis fortsatte att komma som Roger Tuivasa-Sheck och Jordan Kahu gjorde för att göra det 20-14 och lämna England desperat hänga på, desperat att stänga ut spelet, i sista minuten.
Matchen var England coach Steve McNamara sista innan hans kontrakt gick ut - och han kan mycket väl hitta sig själv med en ny affär nu hans lag har äntligen vunnit en serie.
När han gick in i tävlingen, hade hans sida bara två segrar från 11 matcher mot Australien och Nya Zeeland.
McNamara väntar fortfarande på sin första seger mot Kangaroos men efter nära missar i 2013 World Cup och 2014 Four Nations, betydelsen av lördagens seger kan inte överskattas.
McNamara har etablerat en bas för sitt team i Burton och har hela tiden hävdat att de bygger och utvecklas - och nu har han något att visa upp för det.
Ett England lag med klass i alla områden, och spelare som Sam Burgess, George Burgess och Sam Tomkins frånvarande från den nuvarande truppen, kan se fram emot 2016 Four Nations i England och Skottland med stort förtroende.
McNamara gjorde två ändringar i sin start XIII för detta spel, och som tidigare GB coach Brian Noble erkände: "Du måste ge det till Steve för dem."
Huddersfield ytter Jermaine McGillvary, den bästa målskytten i Super League förra säsongen, var ett hot mot Kiwis med sin kraftfulla och aggressiva kick avkastning. Han gjorde också en lysande tackling under extrem press från Nightingale vid en tidpunkt då matchen var i balans.
Ännu viktigare var närvaron av Wigan halvback Matty Smith, som tog ett mått av kontroll och hot med sin smarta sparka spel.
Inte bara hjälpte han till att manövrera sitt team runt parken, det var hans smarta grubber som tillät Whitehead att röra ner för sitt lags öppning försök.
Frågor ställdes om atmosfären vid de två tidigare testmatcherna i Hull och London, men det kunde inte bli några klagomål i Wigan.
Utsålda för veckor sedan, den kunniga publiken fullt omfamnade vad före detta GB kapten Jamie Peacock beskrev som en "blod och åska" match.
Spray flög av spelarna under kollisioner på en fet yta och publiken vrålade på varje England attack, med buller ratcheting upp ännu mer när Whitehead gjorde spelets avgörande försök efter en lång meningslös period i andra halvan.
Och ändå erkände de också briljans från oppositionen, applåderande när de såg en repris av Nightingales lysande idrottshopp för att undvika Zak Hardaker och röra sig ner i hörnet strax före pausen.
Naturligtvis spelade lagen till den konverterade i Wigan och det ändrar inte det faktum att chansen att vinna över några nya fans förlorades under den dåliga matchen på Olympiastadion förra helgen.
Bra fråga. McNamara har inget kontrakt och frågan om hans framtid måste lösas. England och Skottland kommer att vara medvärd 2016 Four Nations i slutet av nästa år, vilket också kommer att se Australien och Kiwis tävla. De fixturer för den turneringen har ännu inte tillkännages.
England: Z Hardaker (Leeds), J McGillvary (Huddersfield), K Watkins (Leeds), J Bateman (Wigan), R Hall (Leeds), G Widdop (St George Illawarra), M Smith (Wigan), J Graham (Canterbury Bulldogs), J Hodgson (Canberra), C Hill (Warrington), E Whitehead (Catalans Dragons), L Farrell (Wigan), S O'Loughlin (Wigan, Capt).
Underordnad: J Roby (St Helens), T Burgess (Syd Sydney), M Cooper (St George Illawarra), B Ferres (Huddersfield).
Nya Zeeland: R Tuivasa-Sheck (Sydney Roosters), J Nightingale (St George Illawarra), J Kahu (Brisbane), D Ware (Penrith), S Kenny-Dowall (Syd Sydney Roosters), P Hiku (Manly), K Nikorima (Brisbane), J Bromwich (Melbourne), I Luke (Syd Sydney, capt), S Moa (Sydney Roosters), K Proctor (Melbourne), T Harris (Melbourne), A Blair (Brisbane).
Underrubrik: M Taupau (västra Tigers), B Matulino (NZ Warriors), A Glenn (Brisbane), L Brown (Penrith), I Liu (Sydney Roosters).
England vann en spännande avgörande Test på en våt och passionerad Wigan att försegla en 2-1 serie seger över världens topprankade laget, Nya Zeeland.