Piteå skapade inte mycket framåt, men försvarade sig bra, och kunde ta ledningen genom Erik Wikgren i mitten av den andra perioden.
Fast Västervik tog över tog över mer och mer och med tio minuter kvar att spela kvitterade Joacim Hedblad.
Hemmalaget skapade flera farliga chanser i förlängningen, August Tornberg och Simon Krekula var bland annat nära, en Jonas Fransson räddade Västervik, som vann på straffar.
Förlusten betyder att Piteå inte längre har någon möjlighet att ta sig förbi Västervik som är tvåa i tabellen.