Taylor slog Van Gerwen i öppningstävlingen, men Lewis kämpade sedan med att förlora till Van Barneveld, innan holländarna vann paren.
Men Taylors nederlag av Van Barneveld tvingade en beslutsfattare, där Lewis slog Van Gerwen 4-1.
Seger i Frankfurt gav England sin fjärde VM i dartkrona.
Efter att ha förlorat båda sina matcher i finalen, verkade världen nummer ett Van Gerwen ta avstånd från Lewis firande när han förseglade trofén.
"MVG fick puckeln med mig eftersom jag gav den stor, men jag sa till honom att han gör det varje vecka, så han måste förvänta sig lite tillbaka," sade Lewis.
Taylor och Lewis, båda från Stoke-on-Trent, hade tidigare besegrat Nordirlands duo Brendan Dolan och Daryl Gurney i semifinalen.
Skottland, representerat av världsmästaren Gary Anderson och Robert Thornton, förlorade i kvartsfinalen till Belgien.
England par Phil Taylor och Adrian Lewis behöll VM, slå Nederländernas Michael van Gerwen och Raymond van Barneveld i finalen.