Azzurri khởi đầu mạnh mẽ khi Leonardo Bonucci đưa bóng vào lưới ở phút 13 từ một quả phạt trực tiếp, nhưng màn ăn mừng của anh đã bị cắt ngắn vì bàn thắng bị từ chối bởi lỗi việt vị. Phút 22, thủ thành Gianluigi Donnarumma của Italy đã thực hiện pha cản phá tuyệt vời bằng một tay để và từ chối một tuyệt phẩm của tiền vệ Kevin de Bruyne, người đủ khỏe vào giờ chót để kịp có tên trong đội hình xuất phát của tuyển Bỉ. Và chỉ 4 phút sau, vẫn là Donnarumma đổ người nhanh lẹ hóa giải pha dứt điểm sệt hiểm hóc của Romelu Lukaku.
Nhưng tuyển Italy mới là đội vượt lên dẫn trước ở phút 31 khi Nicolo Barella dứt điểm chéo góc mạnh mẽ, sau khi khéo léo vượt qua sự cản phá của 2 hậu vệ trong vòng cấm. Đó là bàn thắng thứ 10 của Italy tại giải đấu này, nhiều nhất của họ tại một kỳ giải vô địch châu Âu. Azzurri có vẻ như sẽ kết thúc hiệp một với một lợi thế lớn, sau khi Lorenzo Insigne có nỗ lực đi bóng và tung cú cứa lòng ghi bàn thắng tuyệt đẹp ở phút 44. Tuy nhiên, tuyển Bỉ nhanh chóng níu giữ cơ hội với bàn rút ngắn cách biệt ở phút 45+2 từ chấm phạt đền, khi Giovanni Di Lorenzo phạm lỗi với Jeremy Doku trong vòng cấm và Lukaku bước lên dứt điểm thành công.
Cả 2 đội đều có cơ hội ghi bàn sau giờ nghỉ trong một trận đấu nghẹt thở, tuy nhiên, tuyển Bỉ mới là đội có nhiều lý do hơn để tiếc nuối. Ở phút 61, Leonardo Spinazzola đã thực hiện một pha cản phá tuyệt vời để từ chối bàn gỡ hòa của Lukaku sau giờ nghỉ, nhưng đêm thi đấu ấn tượng của hậu vệ trái người Italy đã kết thúc trong nước mắt khi anh gặp vấn đề cơ bắp. Ở phút 70, Lukaku một lần nữa áp sát khung thành nhưng đánh đầu hụt bóng từ đường chuyền tốt của đồng đội.
Jeremy Doku, cầu thủ trẻ nhất từng chơi một trận đấu loại trực tiếp của giải đấu lớn cho tuyển Bỉ, khi mới 19 tuổi 36 ngày, đã gây ra nhiều vấn đề cho hàng thủ Azzurri suốt đêm, và anh có pha đột phá dũng mạnh để mở ra một cơ hội gỡ hòa ở phút 84, nhưng cú sút sau đó đã đưa bóng bay vọt xà ngang. Đó cũng là cơ hội lớn cuối cùng mà tuyển Bỉ có được trước thế trận siết chặt của Italy, và thế hệ vàng này của Quỷ đỏ tiếp tục phải chờ thêm thời gian để hy vọng mang về vinh quang đầu tiên.
Italy với chiến thắng này đã giành quyền vào vào bán kết lần thứ 12 trong lịch sử tham dự các kỳ giải lớn, với đối thủ là Tây Ban Nha. Đây tái hiện lại trận chung kết của kỳ giải 2012, khi chứng kiến Tây Ban Nha thể hiện sức mạnh hủy diệt và giành chiến thắng 4-0. Tuy nhiên, màn tái đấu này có thể sẽ là một màn phục hận từ Azzurri, bởi đoàn quân của HLV Roberto Mancini lúc này cho thấy sức mạnh thật sự của một tân vương châu Âu. Đây đã là trận bất bại thứ 32 của họ, là chiến thắng thứ 13 liên tiếp.
Tính riêng tại Euro 2020, Azzurri lúc này đã nối dài mạch thắng lên con số 15, bao gồm vòng loại, và đây cũng là kỷ lục của giải vô địch châu Âu. Trong khi với HLV Mancini, thì ông đã trở thành nhà cầm quân thứ 2 trong lịch sử giải vô địch châu Âu giành chiến thắng trong 5 trận đấu đầu tiên tại vòng chung kết, sau Michel Hidalgo - người đã thắng cả 5 trận đấu khi dẫn dắt tuyển Pháp tại kỳ giải 1984.