Malmö förlorade med 2-1 i München för en vecka sedan.
I dagens målfest på hemmaplan fick laget ge sig efter ett förlängningsdrama.
Fyra minuter in på övertiden stänkte kanadensaren Trevor Parkes in avgörandet, hans tredje för kvällen.
Redhawks var illa ute i den tredje perioden och tog matchen till förlängning efter ett drömmål av Frederik Storm, som fintade bort hela det tyska försvaret innan han satte 5-4-målet, totalt 6-6.
Malmöförlusten innebär att bara ett svenskt lag kommer spela semifinal i CHL. Efter Malmös och Skellefteås uttåg står nu hoppet till Frölunda.
Frölunda möter HC Pilsen i sin semifinal, München möter Salzburg.
Champions Hockey League
IF Malmö Redhawks
5 - 5
EHC Red Bull München
Första perioden
- 1-0Sylvegård (Lerby)02:58
- 2-0Olofsson (Händemark) PP111:38
- 19:562-1Parkes (Ehliz/Mitchell) PP1
Andra perioden
- 01:172-2Parkes (Mitchell)
- 04:262-3Shugg (Voakes)
- 3-3Olofsson (Janolhs)14:53
- 4-3Olsson (Komarek/Setkov)18:40
- 19:434-4Boyle (Mitchell/Parkes)
Tredje perioden
- 5-4Storm (Warg)13:16
Förlängning
- 64:025-5Parkes (Mitchell)