Luciano Rodríguez nickade in segermålet i den 86:e minuten.
– Det här är galet, galet, galet och vi förtjänar det, sade en tårögd Rodríguez efter matchen.
Uruguay hade flera målchanser tidigare i matchen, däribland en frispark av Rodríguez, två långskott av kapten Fabricio Díaz och en nick av Anderson Duarte som tvingade målvakten Sebastiano Desplanches till en av turneringens bästa räddningar.
Fler än 40 000 personer följde finalen på stadion uppkallad efter Diego Maradona i argentinska La Plata, utanför Buenos Aires.
Israel tog hem bronset i mästerskapet, efter att ha besegrat Sydkorea med 3–1 tidigare på söndagen.
Indonesien var från början planerad att vara värd för turneringen, men fråntogs värdskapet av Fifa, sedan den indonesiska provinsens Balis guvernör klargjort att Israels landslag inte var välkommet att delta.
Sverige var inte kvalificerat för mästerskapet.
Det var Uruguays första guld i turneringen, landet förlorade finalen 1997 och 2013. Brasilien var den senaste vinnaren från Sydamerika, 2011.