HLV Luis de la Fuente chỉ thực hiện một sự thay đổi so với trận thắng Bồ Đào Nha ở vòng 16 đội, nhưng đó là một sự thay đổi lớn, khi Pedri lần đầu tiên ngồi dự bị ở một giải đấu quốc tế cho Tây Ban Nha. Fabian Ruiz vào đá cặp với Rodri ở hàng tiền vệ, phía sau bộ tứ tấn công Alex Baena, Dani Olmo, Lamine Yamal và tiền đạo chủ lực Mikel Oyarzabal.
Trong khi HLV Rudi Garcia đã tăng cường đội hình xuất phát với sự trở lại kịp thời của Kevin De Bruyne, người đeo băng đội trưởng của Bỉ sau khi vắng mặt trong trận thắng Mỹ. Đáng tiếc Youri Tielemans bị chấn thương trong lúc khởi động, với Hans Vanaken đảm nhận vai trò tiền vệ phòng ngự sâu hơn và Jeremy Doku thay thế Dodi Lukebakio ở cánh.
Tây Ban Nha sớm tạo lợi thế kiểm soát và cơ hội, Brandon Mechele đã kịp thời phá bóng giải nguy cho Bỉ trước khi Yamal kịp chạm bóng, sau đó Nathan Ngoy dũng cảm cản phá cú sút một chạm của Rodri trong vòng cấm địa, hay cản phá cú sút nhanh của Baena... Tây Ban Nha bắt đầu kéo hàng phòng ngự của Bỉ ra 2 bên cánh, và thành công cũng đã đến ở phút 30.
Pedro Porro phối hợp một chạm với Yamal bên cánh phải, cô lập Doku và tạo khoảng trống cho hậu vệ này tung ra đường chuyền bổng ngay lập tức vào vòng cấm. Quả bóng thấp của anh được Olmo dứt điểm hướng về khung thành, và mặc dù thủ thành Thibaut Courtois đã cản phá thành công nhưng Fabian Ruiz đã băng vào dứt điểm cận thành ghi bàn. Tây Ban Nha hiện đã ghi được 7 bàn thắng trong hiệp một ở 6 trận đấu của họ tại World Cup.
Tây Ban Nha đã thắng 6 trong 7 trận đấu loại trực tiếp World Cup gần nhất mà họ dẫn trước 1-0. Niềm tin được củng cố khi La Roja tiếp tục thể hiện sự vượt trội, với Yamal buộc Courtois phải dùng 2 tay cản phá cú đá phạt rất căng và hiểm ở phút 35. Tuy nhiên, bất ngờ đã xảy ra ở phút 41: đường chuyền chính xác từ Castagne, De Ketelaere vượt qua Cubarsi đánh đầu ghi bàn, khuất phục Unai Simon và cân bằng tỷ số 1-1. Tuyển Bỉ trở thành đội đầu tiên ghi bàn vào lưới Tây Ban Nha tại World Cup này, cũng kết thúc kỷ lục giữ sạch lưới trong 650 phút tại World Cup kể từ khi Ao Tanaka của Nhật Bản ghi bàn vào lưới Simon ở vòng bảng 2022.
Pedri vào sân ở phút 55 thay Ruiz, cùng lúc Ferran Torres làm mới hàng công thay Baena, giúp đương kim vô địch châu Âu gia tăng áp lực lên tuyển Bỉ. Phía ngược lại, HLV Rudi Garcia cũng thực hiện 3 pha thay người sau 1 giờ thi đấu, nhưng khi điều này chưa thể giúp họ lấy lại thế trận, thì đã hạn chế khả năng thích ứng trước các vấn đề nảy sinh.
Phút 71, thủ thành đang chơi rất xuất sắc Courtois dính chấn thương và trở thành thủ môn người Bỉ đầu tiên bị thay ra trong một trận đấu thuộc giải đấu lớn, với Senne Lammens của Man.United vào thay. Tiếp đó, De Bruyne của Bỉ cũng bị chấn thương, và dù tiền vệ kỳ cựu này vẫn cố gắng thi đấu thì anh vẫn phải rời sân ở phút 86.
Phía ngược lại, các cầu thủ dự bị của Tây Ban Nha lại tạo được ảnh hưởng tức thì, và có thể đã ghi bàn thắng quan trọng nhất tại World Cup trong một thế hệ đối với La Roja. Phút 88, sau khi cả 2 cú sút của Yamal và Williams đều bị chặn đứng, La Roja triển khai bóng từ sâu trong sân khi Pedri chuyền bóng cho Cubarsi. Trung vệ này băng lên đón bóng và tung cú sút thấp về phía khung thành, Lammens bắt không dính đã để bóng bật ra ngay trước mặt Merino, người vừa vào sân ở phút 86, đệm bóng vào lưới để nâng tỷ số lên 2-1.
Merino đã ghi bàn chỉ vài phút sau khi vào sân trong trận đấu với Bồ Đào Nha ở vòng 1/8, ấn định chiến thắng 1-0 ở phút 90+1. Giờ đây, một lần nữa, cầu thủ đa năng của Tây Ban Nha lại chớp thời cơ thành công. Chỉ có 2 trường hợp cầu thủ vào sân từ băng ghế dự bị ghi bàn thắng quyết định cho Tây Ban Nha trong một trận đấu loại trực tiếp World Cup - và đó chính là Merino!
Tây Ban Nha đã phục thù thành công sau thất bại ở tứ kết World Cup 1986, nơi Bỉ giành quyền đi tiếp trên chấm phạt đền. La Roja cũng nối dài chuỗi trận bất bại khi gặp Bỉ lên con số 12 trên mọi đấu trường, thắng 10 trận kể từ thất bại 2-1 tại Euro 1980 - La Roja đã thắng 6 trận liên tiếp gần nhất.
Với chiến thắng này, Tây Ban Nha cũng kéo dài chuỗi trận bất bại của mình lên kỷ lục mới với 36 trận - chỉ còn kém kỷ lục mọi thời đại của Italy là 37 trận. Họ vào bán kết World Cup lần thứ 2 trong lịch sử, để tạo nên màn đại chiến hấp dẫn với tuyển Pháp vào thứ Ba.
