A Nova Zelândia entrou em crise e caiu para 58-3 antes da parceria revolucionária entre Mitchell e Phillips, que somou 219 em 188 bolas.
Mitchell, que fez 84 na primeira partida da série e 131 na segunda, acertou 15 quatros e três seis para uma pontuação ODI na carreira.
Sua parceria de quarto postigo com Phillips terminou quando este ficou para trás para Arshdeep Singh.
Mitchell foi removido por Mohammed Siraj logo depois, mas uma invencibilidade de 28 do capitão Michael Bracewell ajudou os Black Caps a postar um imponente 337.
Kohli, que agora joga apenas no formato 50-over depois de se aposentar do críquete internacional Test e T20, acertou 10 quatros e três seis em sua rebatida de 108 bolas, mas não foi o suficiente.
Essas equipes se enfrentarão em uma série T20 de cinco partidas, começando em 21 de janeiro, antes do início da Copa do Mundo T20, em 7 de fevereiro – co-organizada pela Índia e Sri Lanka.