Matt Cullen a concrétisé l'affaire en étant crédité d'un but dans un filet desert avec 40,9 secondes à écouler.
Les Penguins (15-7-3) ont savouré un deuxième succès d'affilée pour la première fois depuis les 5 et 8 novembre.
Les Red Wings (11-11-3) ont essuyé une première défaite en temps réglementaire en six sorties.
Henrik Zetterberg avait réussi l'unique but du premier tiers, donnant les devants aux Red Wings.
Le Québécois Anthony Mantha a orchestré l'action devant Schultz en envoyant la rondelle à Zetterberg qui s'est défait de Kristopher Letang avant de tirer du revers avec 6 :29 à faire à l'engagement.
Frans Nielsen a doublé l'avance des visiteurs à 8:00 du deuxième tiers. Fleury a vu le disque passer par-dessus sa mitaine.
Trois minutes plus tard, Evgeni Malkin a bien repéré Kessel, qui a dégainé sur reception à courte distance.
Dylan Larkin a redonné une avance de deux filets aux Red Wings grâce à un lancer sur réception, avec 1:46 à jouer en deuxième.
Fleury a fait 26 arrêts pour signer une deuxième victoire en trois jours.
Le jeune gardien Jared Coreau a bloqué 32 lancers à ses débuts dans la LNH.