Sjunde plats Vikingar gick in i paus 8-0 framåt tack vare två försök från Corey Thompson.
Liam Farrell's konverterade poäng förde Warriors tillbaka till inom två mot en sida som försvarade stoutly trots att i ett skede ha två i sin-bin.
Wigan tackade nej till en sen chans till mål, men besökarna höll ut.
Shaun Wane sida behöver bara en poäng för att bekräfta en topp-fyra finish, men beslutade sig för att försöka dra matchen när de vann en 79-minuters straff.
De bestämde sig för att köra den och Widnes såg ner på klockan.
Wigan: S Tomkins, Charnley, Gelling, Sarginson, Tierney, Williams, Shorrocks, Sutton, Powell, Flower, Farrell, Bateman, Isa.
Ersättningar: Tautai, Gildart, Nuuausala, Bretherton.
Widnes: Hanbury, Thompson, Dean, Runciman, Marsh, Mellor, Brown, Burke, White, Buchanan, Whitley, Houston, Cahill.
Ersättningar: J Chapelhow, Dudson, Heremaia, Farrell.
Domare: Phil Bentham (RFL)
Widnes Vikings producerade en utmärkt defensiv display för att slå Wigan och lämna Warriors fortfarande väntar för att bekräfta sin Super League play-off plats.