City hadde verken sluppet inn mål eller avgitt poeng før lørdagens kamp, men fikk en real nesestyver mot Slaven Bilic og hans kontringssterke lag.
– For å vinne må man score, og det gjorde vi ikke. Vi spilte veldig bra i annen omgang, men ikke i første. Vi var ikke så aggressive som vi må være på hjemmebane, sa City-manager Manuel Pellegrini, ifølge BBC.
De lyseblå leder fortsatt serien, men West Hams seier sender flere lag innenfor rekkevidde av City.
Victor Moses og Diafra Sakho scoret for West Ham, mens Kevin De Bruyne reduserte for City.
– Vi fortjente seieren siden vi scoret to mål i første omgang og spilte veldig bra, fra keeperen til spissen, sa Bilic til Sky Sports etter kampen.
De Bruynes første
West Ham hadde slått både Arsenal og Liverpool på bortebane denne sesongen og gikk fullstendig respektløst til verks mot serieleder City.
Det var bare spilt seks minutter da Moses sjokkerte hjemmepublikumet ved å sende ballen i mål fra rundt 20 meter.
Da hadde City vært nær scoring like før, og hjemmelaget fortsatte å presse gjestene tilbake etter ledermålet.
En utligning lå lenge i luften, men da halvtimen var spilt rystet West Ham ligalederen igjen.
En dødball endte etter klabb og babb og Sakho, og spissen kranglet ballen i mål fra kloss hold.
Det siste kvarteret hadde City et kjempepress mot West Hams mål, og i omgangens siste minutt kom endelig målet.
Bortelaget hadde forsvart seg heroisk, men i det 45. minutt fikk De Bruyne kjemperom utenfor sekstenmeteren. Belgieren satte ballen vakkert nede i keeper Adriáns høyre hjørne. Målet var hans første siden overgangen fra Wolfsburg.
Artikkelen fortsetter under bildet.
West Ham på 2.-plass
Etter pause skapte hjemmelaget sjanser på løpende bånd, og at West Ham beholdt ledelsen er egentlig et mirakel.
Spesielt Yaya Touré hadde mange gode muligheter, men det var rett og slett ikke Citys dag.
Storkjøpet De Bruyne spilte sin første kamp fra start for City, og 24-åringen viste at han kan bli en svært verdifull spiller for Manchester-klubben.
I tillegg til målet strødde han om seg med presise pasninger og hadde også noen gode innlegg.
– Vi prøvde alt for å legge press på dem. I annen omgang skapte de ingen ting. Vår siste pasning var kanskje ikke god nok, men vi spilte ikke dårlig, sa De Bruyne.
West Ham hadde turen på sin side, men laget har nå borteseirer mot Arsenal, Liverpool og City, og da er det vanskelig å påstå at det er tilfeldig.
Laget er nummer to på tabellen, tre poeng bak City.