SHL:s skyttekung Emil Pettersson gav Tre Kronor ledningen i den andra perioden.
– Det var ett av mina lättaste, det var ett fint förarbete. Extra kul att göra mål i Tre Kronor-tröjan, säger Pettersson i TV6.
Ryssarna fick till en kvittering innan perioden var över och efter en mållös tredje period och förlängning gick matchen till straffar.
Sverige missade alla fem
Vladimir Butuzov gjorde det enda målet i straffläggningen. Sverige missade alla fem.
– Vi är det bättre laget men har svårt att göra målen. Vi har chanserna men det går ut på att sätta dit den, säger förbundskaptenen Johan Garpenlöv i TV6.
Tre Kronor inledde turneringen i Malmö med en förlängningsseger mot Tjeckien. Sverige avslutar mot Finland imorgon.
Ryssland, som ställer upp med ett juniorbetonat lag, går i och med segern mot sin tredje raka vinst i Euro Hockey Tour där Beijer Hockey Games ingår.