Ronaldos första mål kom i den fjärde minuten på straff och då var det just Nacho som fällde stjärnan. I och med det målet har Ronaldo gjort mål i fyra olika VM, något som endast Uwe Seeler, Pelé och Miroslav Klose gjort före honom.
Kvitteringen kom sedan snyggt då Diego Costa krutade in bollen vid stolproten bakom den rutinerade Rui Patricio. Målet var centertankens första i ett stort mästerskap.
Spanien fortsatte att trycka på, men det var Ronaldo som hittade målet. Den här gången hjälptes han av en jättetavla av målvakten David de Gea som styrde in skottet.
Diego Costa räddade ändå honom från att bli fullständig syndabock. Anfallaren kvitterade efter att Sergio Busquets hade nickat ner en frispark. Då var det bara för Costa att trycka in bollen från nära håll.
Sedan fick ytterbacken Nacho revansch för den orsakade straffen. Bollen kom emot honom och han drämde in segermålet från utanför straffområdet.
Men det var förstås inte slut där. Med bara några minuter kvar fick Portugal frispark och Ronaldo stegade upp. Bollen gick som en projektil in bakom de Gea.
Portugisen har redan nu gjort fler mål i Ryssland än han gjort i något tidigare VM-slutspel.
Både Ronaldo och Spanien har haft tuffa dagar, men det verkade inte ha påverkat någondera nämnvärt.
Ronaldo fick beskedet om ett villkorligt fängelsestraff bara timmar före matchen.
I Spanien fick förbundskaptenen Julen Lopetegui sparken i onsdags och ersattes av Fernando Hierro.
Spaniens startelva var deras äldsta i en VM-match genom tiderna.
Världsmästerskapet i fotboll
Portugal
3 - 3
Spanien
Startelvor
Portugal: Rui Patricio; Cédric, Pepe, José Fonte, Raphael Guerreiro; Bruno Fernandes, William Carvalho, Joao Moutinho; Bernardo Silva, Cristiano Ronaldo, Goncalo Guedes
Spanien: David de Gea; Jordi Alba, Sergio Ramos, Gerard Pique, Nacho; Andrés Iniesta, Koke, Isco, Sergio Busquets, David Silva; Diego Costa