Luleå hade ledningen med 3-1 inför den sista perioden.
Men Kärpät lyckades ta sig tillbaka och kvitterade till 3-3.
Då gjorde Ville Viitaluoma sitt första mål för Luleå Hockey, 4-3.
Men Kärpät kvitterade till 4-4 före full tid och matchen avgjordes inte förrän på straffläggningen.
Där blev Joonas Vihko hjälte när han satte 5-4 till Luleå.
Luleås mål: Simon Hjalmarsson, Sami Sandell, Ville Viitaluoma, Joonas Vihko (2).
Matchen mot Kärpät var den sista innan elitseriepremiären hemma mot Växjö på torsdag.