Det var Tjeckiens första VM-guld på 14 år medan Schweiz, som aldrig vunnit VM-guld, fick nöja sig med silver för fjärde gången i historien.
Två av de silvren har kommit efter finalförluster mot Sverige (2013 och 2018).
Den 28-årige Pastrnak fick legendaren Jaromir Jagr att jubla från läktarplats när han klämde in guldmålet efter 9.13 av tredje perioden.
Det var Pastrnaks första poäng i VM.
Han kom till Prag inför Tjeckiens sista gruppspelsmatch direkt efter att Boston blivit utslaget ur Stanley Cup-slutspelet.
Svenskbekantingen och hockeyikonen, som gjorde två säsonger som junior i Södertälje, har gjort över 100 poäng i NHL de två senaste säsongerna och nått 40 mål eller fler fyra gånger.
Hans svenska fästmö kom till Prag tillsammans med deras snart ettårige dotter inför semifinalen mot Sverige i lördags, tjeckisk seger med 7–3.
Det blev en tajt VM-final där de riktigt stora chanserna var få.
Men Pastrnaks segermål var en riktig pärla som kom efter en vunnen tjeckisk tekning.
Schweiz tog ut målvakten i jakten på en kvittering, men i stället kunde David Kämpf göra 2–0 i tom bur med 19 sekunder kvar.
Tjeckiske målvakten Lukas Dostal räddade samtliga 31 schweiziska skott på mål och blev också en av de stora guldhjältarna.
Och det tjeckiska laget och drygt 17 000 supportrar på läktaren i O2 Arena kunde börja ett efterlängtat guldfirande.
Bara tre nationer har vunnit VM-guld på hemmaplan under 2000-talet – Sverige (2013), Finland (2022) och nu alltså Tjeckien.