Tây Ban Nha nhập cuộc chủ động và chiếm ưu thế nhờ khả năng kiểm soát bóng. Sau nhiều pha hãm thành, đội bóng của HLV Luis de la Fuente mở tỷ số ở phút 30. Cú dứt điểm của Dani Olmo bị thủ môn Thibaut Courtois cản phá, nhưng Fabian Ruiz có mặt đúng lúc để đá bồi tung lưới Bỉ.

Đội bóng áo đỏ nhanh chóng đưa trận đấu trở lại thế cân bằng. Phút 41, Timothy Castagne tạt bóng chính xác để Charles De Ketelaere bật cao đánh đầu, ghi bàn gỡ hòa 1-1. Đây cũng là bàn thua đầu tiên của Tây Ban Nha tại World Cup năm nay.

Sang hiệp hai, trận đấu diễn ra giằng co với nhiều tình huống tranh chấp quyết liệt. Tây Ban Nha tiếp tục giữ bóng nhiều hơn, trong khi Bỉ chờ đợi cơ hội phản công nhờ tốc độ của Jeremy Doku cùng khả năng tổ chức của Kevin De Bruyne.

Khó khăn đến với Bỉ khi Courtois gặp chấn thương và phải rời sân trong nước mắt. Senne Lammens được tung vào thay thế, trong bối cảnh đội bóng của HLV Rudi Garcia trước đó cũng mất đội trưởng Youri Tielemans vì chấn thương trong lúc khởi động.

Bước ngoặt xuất hiện ở phút 88. Từ cú sút xa của Pau Cubarsi, thủ môn Lammens không thể bắt dính bóng. Mikel Merino nhanh chóng ập vào đá bồi, ghi bàn nâng tỷ số lên 2-1 cho Tây Ban Nha.

Trong những phút bù giờ, Bỉ đẩy cao đội hình và đưa Romelu Lukaku vào sân nhằm tìm bàn gỡ. Tuy nhiên, hàng phòng ngự Tây Ban Nha đứng vững để bảo toàn chiến thắng.

Đây là trận thứ hai liên tiếp Merino ghi bàn quyết định vào cuối trận, sau pha lập công giúp Tây Ban Nha vượt qua Bồ Đào Nha ở vòng 1/8. Chiến thắng 2-1 đưa La Roja lần đầu trở lại bán kết World Cup kể từ năm 2010.

Đối thủ tiếp theo của Tây Ban Nha là đội tuyển Pháp, đội đã đánh bại Morocco 2-0 ở trận tứ kết trước đó.