Den ryske målvakten Igor Akinfejev blev stor matchvinnare med två straffräddningar. Ett defensivt inriktat Ryssland hade ett skott på mål under 120 minuter. Spanien hade nio.
Hela den ryska bänken sprang ut på planen och firade det sensationella avancemanget, det var tårar i ögonen på båda lagens spelare. Akinfejev tog den avslutande straffen med den vänstra fotspetsen efter att redan ha lagt sig, ett redan klassiskt ryskt idrottsögonblick.
– Vi hoppades på straffar och fick det, tacka Gud för det. Vårt VM är fantastiskt, säger hjälten Igor Akinfejev enligt Reuters.
Stort bollinnehav
En bild av hur matchen såg ut kan ses i statistiken. Spanien hade ett 75-procentigt bollinnehav och hade 1114 passningar mot Rysslands 290.
– Det är sorgligt men det är så det är. Jag tänker inte peka ut några syndabockar. Vi försökte alla ge vårt bästa men sådan är fotbollen, säger den spanske förbundskaptenen Fernando Hierro.
Spansk straffsituation granskades sent i förlängningen
Med fem minuter kvar av förlängningen stannade den nederländske domaren Björn Kuipers spelet för att VAR skulle titta på en misstänkt straff för Spanien efter brottning i straffområdet, men det stannade vid en granskning. Ett slutkört Ryssland kunde hålla till straffsparksläggningen. Spanien hade hela förlängningen.
I den 109:e minuten, under förlängningen hade Spanien en farlig dubbelchans. Rodrigo, som bytts in fem minuter tidigare (fyra byten tillåtna vid förlängning i VM) hade ett tungt skott som Akinfejev tippade ut i banan och returen blockerades bort.
I den 85:e minuten hade inbytte Andres Iniesta ett tungt skott på halvvolley som den ryske målvakten Igor Akinfejev tippade ut vid vänstra stolpen. Han var även bra med på returen som Iago Aspas, också han inbytt, sköt från snäv vinkel.
Spanien för hela slanten
Det var nästan bara Spanien under slutet av den ordinarie speltiden, även om det inte skapades så väldigt heta chanser.
I den elfte minuten tog Spanien ledningen mot värdnationen Ryssland på ett utsålt Luzjnikistadion i Moskva, 78 011 lyder den fullsatta VM-siffran.
En frispark slogs in från högerkanten. Sergej Ignasevitj brottades med Sergio Ramos. När bägge var på väg ner i gräset damp bollen ner på Ignasevitjs vad och studsade i eget mål för 1-0.
I slutet av första halvlek fick Ryssland straff efter att Gerard Pique fått bollen på armen i straffområdet. Artem Dzyuba satte sedan straffen säkert och stadion kokade vid 1-1.