Num combate explosivo em Atlantic City, Ennis venceu depois de submeter Stanionis a uma barragem de violentos golpes no corpo.
Stanionis, de 30 anos, começou de forma brilhante, apanhando Ennis com dois golpes de direita esmagadores no terceiro assalto.
Mas Ennis, de 27 anos, respondeu com um quarto assalto dominante, abanando Stanionis com o seu jab enquanto atacava implacavelmente o corpo do lituano.
Stanionis teve de se ajoelhar no sexto assalto, depois de ter sido apanhado por vários golpes corporais de Ennis em rápida sucessão.
Apesar de ter aguentado o assalto e regressado ao seu canto, o treinador Marvin Somodio recusou-se a permitir que ele saísse para o sétimo assalto.
Ennis, que melhorou para 34-0, com 30 nocautes, disse depois que estava determinado a "dar um espetáculo" naquela que foi a terceira defesa do seu título IBF.
"O que é de loucos é que eu sonhava que o ia parar assim e tornou-se realidade", disse o americano na sua entrevista no ringue.
"A maior parte foi eu divertir-me, ser eu próprio e ter um corpo vivo à minha frente - dei um espetáculo, diverti-me e usei a minha velocidade, potência e defesa", acrescentou.
Stanionis caiu para 15-1 com nove nocautes após a derrota.