Với việc đã để thua 1-2 trong trận lượt đi, Dortmund buộc phải chơi tấn công để có cơ hội đi tiếp. Chính vì vậy, HLV Edin Terzic tung ra sơ đồ 4-3-3, với Jadon Sancho trở lại trên hàng công, để cùng Karim Adeyemi yểm trợ cho trung phong cắm Fullkrug. Trong khi đó, người ghi bàn quyết định ở lượt đi cho Atletico Madrid là Lino bị treo giò, nên Diego Simeone thay anh bằng Mario Hermoso, 1 trong 3 trung vệ của sơ đồ 3-5-2, với 2 tiền đạo là cặp Morata - Griezmann quen thuộc.
Ngay phút thứ 3, Dortmund phản công sau khi chặn đợt tấn công trung lộ của Atletico. Brandt kéo bóng lên rồi thả xuống biên trái cho Adeyemi, người đầy nỗ lực mở tốc xuống trước khi căng ngang. Bóng đã đến chân Sabitzer nhưng anh lại bị Azpilicueta block đúng lúc, khi tung cú đá chính diện cầu môn.
Ngay sau đó, đến lượt Atletico đáp trả khi họ tổ chức phản công và Morata phá bẫy việt vị băng xuống từ quả chọc khe dài của Griezmann. Anh quyết định bấm bóng qua Kobel nhưng đưa bóng đi ra ngoài. Phút thứ 6, Molina xuống biên phải, bình tĩnh quặt bóng trước khi chuyền ra tuyến hai, nhưng De Paul sút không đủ hiểm với Kobel.
Phút 16, phạt góc bên cánh trái cho Dortmund và Sabitzer treo vào. Fullkrug đã tách người kèm bật lên đánh đầu ngược nhưng bóng chạm Molina. Phút 18, Ryerson leo biên phải tốt trước khi tạt vào, Fullkrug không chiến và bóng bật về phía Adeyemi ở bên góc trái vòng cấm nhưng cú vô-lê ngay đi đúng vào Oblak. Phút 27, Emre Can chọc khe đưa Sancho đi bóng xuống cánh trái, anh có đường căng vào nguy hiểm nhưng bị chặn được. Các cầu thủ Dortmund giữ được bóng trước khi đẩy ra tuyến hai cho Sabitzer, người có cú sút xa đi hơi cao.
Sự kiên trì của đội chủ nhà đã được đền đáp, phút 34, Brandt lọt vào vòng cấm Atletico từ cú bấm bóng của Hummels trước khi sút căng bật tay Oblak đi vào lưới, nâng tỷ số của trận đấu lên 1-0. Và chỉ 5 phút sau, Sabitzer ở hành lang trái có cú nhả bóng ra sau đúng đà băng vào của hậu vệ trái Ian Maatsen, người tung cú đá chéo góc đưa Dortmund dẫn với tổng tỷ số 2-0.
Bước sang hiệp 2, Atletico có bàn thắng ở phút 49 sau khi Hummels vô tình phá cú đánh đầu của Hermoso vào lưới nhà. Tới phút 65 các dự bị của Atletico phát huy hiệu quả, Riquelme bị Kobel từ chối cú đá căng nhưng Correa đã góp mặt đúng lúc với 2 cú sút bồi liên tiếp ở cự ly gần, đưa Atletico Madrid ngược dòng dẫn với tổng tỷ số 4-3.
Nhưng rồi mọi chuyện đảo chiều chóng mặt nhờ một cá nhân kiệt xuất bên phía Dortmund. Phút 71 Sabitzer di chuyển vào hành lang trái trước khi tạt vào cho Fullkrug lắc đầu về phía góc xa, và 3 phút sau tuyển thủ người Áo làm vỡ tung cầu trường Signal Iduna Park với cú sút chéo góc đánh bại Oblak. Trong những phút kế tiếp Dortmund có thêm cơ hội gia tăng cách biệt nhưng Fullkrug bỏ lỡ đối mặt với Oblak, và thủ môn này xuất thần cản phá cú đá từ xa của Sabitzer phút 87.
Atletico Madrid rất cố gắng lên bóng nhưng những phút cuối họ gặp toàn những pha phòng ngự chính xác từ phía Dortmund. Thắng nghẹt thở với tổng tỷ số 5-4, Dortmund sẽ vào bán kết Champions League lần đầu tiên sau 1 thập kỷ và tái ngộ Paris Saint-Germain, đối thủ của họ ở vòng bảng.
Tỷ số trận đấu: Dortmund 4-2 Atletico Madrid (hiệp 1: 2-0)
Ghi bàn:
Dortmund: Brandt 34', Maatsen 39', Fullkrug 71', Sabitzer 74'
Atletico Madrid: Hummels 49' (đá phản), Correa 64'
Tổng tỷ số: Dortmund 5-4 Atletico Madrid.
Đội hình xuất phát:
Dortmund: Kobel, Ryerson, Hummels, Schlotterbeck,Maatsen, Sabitzer, Can, Sancho, Brandt, Adeyemi, Füllkrug.
Atletico Madrid: Oblak, Witsel, Giménez, Hermoso, Molina,Llorente, Koke, De Paul, Azpilicueta, Morata, Griezmann.