Bournemouth tog en tidig ledning. Dominic Solanke slog till, redan i 17:e minuten. Direkt efter pausen gjorde Matheus Cunha mål och kvitterade för Wolverhampton.
I den 54:e minuten blev Bournemouths Lewis Cook utvisad.
Det matchavgörande målet kom i slutminuterna, med två minuter kvar att spela, när Sasa Kalajdzic slog till och gjorde 1-2 för Wolverhampton. Kalajdzic fullbordade därmed lagets vändning.
Det här var Wolverhamptons tredje uddamålsseger.
För Wolverhampton gör resultatet att man nu ligger på tolfte plats i tabellen, medan Bournemouth är på 19:e plats.
Nästa gång lagen spelar i serien är lördag 28 oktober. Då möter Bournemouth Burnley på Vitality Stadium 16.00. Wolverhampton tar sig an Newcastle hemma 18.30.