De röda händerna följde med nio punkter i ett skede till en Derry sida som ledde 2-4 till 1-5 vid pausen, med mål från Benny Heron och Ryan Bell.
Patrick Quinn gjorde Tyrones mål medan Bell lade till en straff innan Derrys Emmet McGuckin skickades iväg.
Tyrone staplade på punkterna men Mark Craig mål satte Derry framför innan två Connor McAliskey frees vann det.
Derry kunde inte stoppa de beslutsamma innehavarna, som hade en stjärnartist i Midfielder Richie Donnelly.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Heron var den första att hitta nätet och poäng från Mark Craig, Bell och Mark Lynch underlättade värdarna längre framåt, med Red Hands förlora centrum tillbaka Justin McMahon till ett svart kort.
Bell slog hem ett straff i 23:e minuten, men Tyrone slog tillbaka med en Quinn mål på halvtimmen.
McAliskey och Johnny Munroe taggade på punkter, och vid pausen Derry leddes av två punkter.
Sean Cavanagh kom från bänken för att få en poäng innan en Mark Bradley fri gav Tyrone ledningen.
Derry fick en andra straff i 50: e minuten, som Bell återigen konverterade.
Men förlusten av McGuckin till ett andra gult kort var ett växande problem för Damian Barton sida, och Tyrone slog en rad poäng genom Peter Harte, Richie Donnelly och David Mulgrew.
Derrys fjärde mål kom från Craig fem minuter från slutet, men besökarna svarade med ett par McAliskey gratis för att vinna med de smalaste marginaler.
Irlands Bank Dr McKenna Cup resultat
lördag 9 januari
Avdelning C
Cavan 3-14 0-9 Ulster University
söndag 10 januari
Avsnitt A
Bär 4-6 1-16 Tyron
Avdelning B
Dömd 0-8 2-6 St Mary's College
Ner 0-8 0-14 Fermanagh
Avdelning C
Monaghan 2-9 0-16 Armagh
Tyrone kämpade tillbaka för att sätta en 1-16 till 4-6 seger över Derry i ett dramatiskt Dr McKenna Cup möte på Owenbeg.