Phải lật ngược tình thế sau thất bại 0-2 ở lượt đi, Barcelona nhập cuộc đầy quyết tâm. Phút thứ tư, Lamine Yamal cắt đường chuyền về của trung vệ Clement Lenglet, đưa bóng tới chân Ferran Torres. Tiền đạo này chọc khe cho chính Yamal thoát xuống. Tài năng 18 tuổi xử lý lạnh lùng, xỏ háng thủ môn Juan Musso để mở tỷ số.
Bàn thắng sớm khiến bầu không khí tại Metropolitano chùng xuống, trước khi chuyển sang trạng thái căng thẳng cực độ. Barca tiếp tục dâng cao, khai thác khoảng trống phía sau hàng thủ chủ nhà. Phút 24, Dani Olmo chọc khe tinh tế để Torres thoát xuống, xoay người loại bỏ hậu vệ rồi sút chéo góc vào lưới. Chỉ sau chưa đầy nửa giờ, Barca đã cân bằng tổng tỷ số 2-2.

Barca đã có thể ghi bàn thứ ba sau đó ít phút, khi Yamal vẩy má ngoài tạt bóng để Fermin Lopez đánh đầu trong thế đối mặt, nhưng bóng đập trúng người thủ môn Juan Musso. Tài năng 18 tuổi tạo ra tới 4 cơ hội rõ rệt trong trận này, nhưng không một lần đồng đội của anh tận dụng được.
Trong thời điểm đội khách hưng phấn nhất, Atletico lại tung đòn phản công quyết định. Phút 31, Marcos Llorente bứt tốc bên cánh phải rồi căng ngang "dọn cỗ" để Ademola Lookman đệm bóng cận thành. Bàn thắng nâng tổng tỷ số lên 3-2 cho Atletico khiến sân Metropolitano bùng nổ. Diego Simeone thì giơ tay làm động tác "bình tĩnh".
Hiệp 1 khép lại với lợi thế mong manh cho Atletico, nhưng diễn biến trên sân cho thấy mọi thứ vẫn có thể thay đổi. Sau giờ nghỉ, Barca tiếp tục dồn ép. Phút 55, họ tưởng như đã gỡ hòa tổng tỷ số. Từ tình huống bóng bật ra sau cú sút của Gavi, Torres vô-lê đẹp mắt tung lưới Atletico. Tuy nhiên, sau khi tham khảo VAR, trọng tài xác định tiền đạo Tây Ban Nha đã việt vị.
Tranh cãi chưa dừng lại ở đó. Phút 79, trung vệ Eric Garcia bị truất quyền thi đấu sau khi phạm lỗi với Alexander Sorloth trong pha đối mặt. Ban đầu, trọng tài chỉ rút thẻ vàng, nhưng sau khi xem lại VAR, ông đổi thành thẻ đỏ trực tiếp vì cho rằng Garcia ngăn cản cơ hội ghi bàn mười mươi giống như Pau Cubarsi ở lượt đi. Quyết định này gây nhiều tranh luận, khi có ý kiến cho rằng vẫn còn hậu vệ Barca bọc lót cho Garcia.

Việc phải chơi thiếu người trong hơn 10 phút cuối khiến hy vọng lội ngược dòng của đội khách gần như khép lại. Dù vậy, Barca vẫn tạo ra những cơ hội đáng kể trong thời gian bù giờ. Phút bù thứ bảy, Ronald Araujo có cơ hội vàng khi đón quả tạt chuẩn xác ở cột xa, nhưng cú đánh đầu từ cự ly gần lại đi vọt xà trong sự tiếc nuối của các cầu thủ áo xanh-đỏ.
Khi tiếng còi mãn cuộc vang lên, cầu thủ Atletico đổ gục xuống sân trong sự nhẹ nhõm, trước khi hòa vào niềm vui cùng khán giả. Đây là lần thứ ba họ loại Barca ở vòng knock-out Champions League, sau các mùa 2013-2014 và 2015-2016. Đáng chú ý, Atletico tiếp tục duy trì thành tích 100% đi tiếp ở các cặp đấu 2 lượt khi thắng lượt đi trên sân khách.
Ở chiều ngược lại, Barca thêm một lần ôm hận tại tứ kết, lần thứ bảy trong 10 mùa gần nhất góp mặt ở vòng này. Dù thắng trận lượt về, họ không thể sửa chữa sai lầm từ lượt đi, cũng như những khoảnh khắc thiếu chính xác ở thời điểm quyết định.
Chiến thắng đưa Atletico vào bán kết Champions League lần đầu sau 9 năm. Đối thủ tiếp theo của họ sẽ là Arsenal hoặc Sporting CP. Trong khi đó, Barca buộc phải dồn toàn lực cho cuộc đua vô địch La Liga, mục tiêu còn lại của họ trong mùa giải này.