Etter å ha tapt det første settet klart, kom Murray bedre med i kampen, men skotten spilte ikke opp mot sitt beste.
Etter to timer og 45 minutter med tennis vant han tiebreaket i siste sett komfortabelt 7-1.
– Begge kjempet hardt, og begge slet fysisk mot slutten. Jeg var heldig som klarte det, sa en sliten Murray.
Går forbi Federer
Han snublet på et tidspunkt i det siste settet i de varme og fuktige forholdene i Miami. Samtidig kunne han utnytte at Ferrer fikk krampe da han manglet to poeng for å vinne.
Seieren betyr at OL-mesteren Murray tar seg forbi Roger Federer og opp til 2.-plass på verdensrankingen.
–En av de tøffeste jeg har spilt
Triumfen var hans andre i Miami, der han tapte fjorårets finale for verdensener Novak Djokovic.
– Det var en brutal, brutal kamp. Vi måtte hente ut det siste vi hadde, og det var en av de tøffeste kampene jeg har spilt i en Masters-turnering, fortsatte Murray.
Totalt står han med 26 seirer på ATP-touren, og han har tidligere i år vunnet turneringen i Brisbane og nådde finalen i Australian Open.
På 12 møter mellom Murray og Ferrer har tennisprofilene seks seirer hver.