Frank Adjei gav AIK ledningen. Men Linus Carlstrand kvitterade, framspelad av Kevin Filling. Nyförvärvet har gjort fem mål sedan ankomsten.
Kristoffer Nordfeldt räddade straff för AIK. Men Paulos Abraham satte 2–1 till Hammarby i slutet av första halvlek efter en bjudning från Nordfeldt.
I andra halvlek blev det en vild vändning. Axel Kouame kvitterade efter förarbete av Filling.
Sen kom Sixten Gustafsson, 19. Inbytt mot Filling slog han till på volley i den 83:e minuten. Bollen smällde in.
– Det är otroligt. Jag försökte bara få en så bra träff som möjligt. Jag hörde bara en explosion, säger Gustafsson.
19-åringen är AIK:are sedan barnsben och så gott som uppvuxen på läktaren. Hans andra allsvenska mål i år blev matchavgörande.
Hammarby har nu inte vunnit på Strawberry arena på drygt nio år.