Marcus Johansson fastställde 4–2 i tom kanadensisk målbur.
Båda lagen föll tungt, på olika sätt, i lördagens semifinaler.
Tre Kronor klappade ihop mot Tjeckien (3–7) medan Kanada föll efter straffar mot Schweiz (2–3) efter att ha hämtat upp ett tvåmålsunderläge.
Två lag som hade materialet att vinna guld fick nu nöja sig med att spela om bronset i O2 Arena i Prag.
Tre Kronor började bäst
Tre Kronor började bäst och tog ledningen i första perioden genom Carl Grundström, Los Angeles, som gjorde sitt andra mål i turneringen.
Kanada, som spelade den sena semifinalen, började yrvaket – men kom tillbaka i andra perioden.
Skyttekungen Dylan Cozens, Buffalo, kvitterade i andra perioden när han prickade krysset bakom Filip Gustavsson sedan svenskarna gått bort sig i egen zon.
Sedan var vändningen ett faktum efter drygt fyra minuter av tredje perioden.
Pierre-Luc Dubois direktsköt 2–1 då Gustavsson inte hann över i en lång sidledsförflyttning.
Men Sverige kom tillbaka och Erik Karlsson kvitterade till 2–2 med sitt sjätte mål i turneringen.
Grundström matchvinnare
När sedan Grundström prickade in sitt andra mål för eftermiddagen hade Sverige vänt tillbaka matchen.
Sverige får chansen att ta revansch för guldmissen nästa år då VM spelas på hemmaplan i Stockholm. Där spelas Tre Kronors grupp och medaljmatcherna. Danmark är medarrangör och tar hand om den danska gruppen.
Men nästa säsong spelas också en fyrnationsturnering med NHL-spelare i Nordamerika i februari. Där deltar Sverige tillsammans med Finland, Kanada och USA.
Så stjärnkavalkaden i landslaget fortsätter.
– Vi nådde inte det målet vi kom hit för. Vi förlorade en match på hela turneringen, men vi tar stora steg under den här turneringen. Det är ny tränarstab och mycket nytt folk, många som inte känner varandra sedan tidigare som kommer spendera mycket tid tillsammans här i framtiden, säger Erik Karlsson.
OS 2026 spelas ju också med NHL-spelare tillgängliga.
LÄS MER:Missar VM-finalen efter tacklingen mot svensken
LÄS MER:Lundeström: "Var en armbåge som kom upp"
LÄS MER:Tre Kronor med hybris slarvade bort den här finalplatsen