Det var Djurgården som tog ledningen då Niclas Bergfors förvaltade en retur på den tidigare FBK-spelaren Dick Axelssons skott.
Färjestad svarade snabbt genom Gustav Rydahl som stod för en stark prestation. Han fick lagkamraten Jesse Virtanens skott i skrevet, men hann vispa in pucken i kassen innan smärtan tog över.
Rydahl grinade illa, men lyckades ändå ta sig av isen för egen maskin.
2-1-målet kom sedan i den andra perioden efter en snygg soloprestation av Martin Johansson.
Det stod sig halvvägs in i den tredje perioden då Djurgården kvitterade efter en snygg tekningsvariant som Jakob Lilja fullbordade.
Matchen gick därmed till förlängning och sedan vidare till straffar.
Där var Djurgårdsmålvakten Adam Reideborn bra och fixade segern till Stockholmslaget som slutar fyra i grundserien.
– Vi går som alltid för tre poäng. Jag tycker inte vi blev passiva i tredje. Vi skapar nog med chanser för att vinna matcher under ordinarie speltid, säger Pennerborn.
Luleå vann förgäves
Luleå gjorde vad de kunde för att ta seriesegern då de slog Växjö hemma, men då Färjestad tog en poäng räckte inte segern till. De slutar istället tvåa.
Växjö tog ledningen genom Brendan Shinnimin, men Luleå vände efter mål av Johan Harju, Jack Connolly och Niklas Olausson.
Växjö reducerade genom Liam Reddox, men närmare än så kom de inte och matchen slutade 3-2.
Färjestad och Luleå kommer att möta de lag som tar sig till kvartsfinal från åttondelsfinalerna. Ett av lagen som tvingas spela åttondel är just de regerande mästarna Växjö som efter dagens förlust inte blev bättre än sjua i grundserien. I åttondelsfinal möter de tian Örebro.