По жребию, проведённому Бьорном Кёйперсом, пенальти было решено пробивать в те ворота, которые защищал Игорь Акинфеев в первом тайме. По совпадению, именно в эти ворота в 2008 году в финале Лиги чемпионов УЕФА также пробивались послематчевые пенальти. По жребию право определять, кто откроет серию пенальти, получил Серхио Рамос, который и решил, что Испания будет наносить первый удар в серии пенальти. Серия пенальти продлилась до 19:46 по московскому времени. По словам Игоря Акинфеева, сборная России не проводила какой-либо подготовки к серии пенальти на тренировках.
Да Андрес Иньеста, отправивший мяч в правый от него угол, открыл счёт в серии. Игорь Акинфеев не угадал направление мяча. 1:0.
Да Фёдор Смолов нанёс удар в левый от себя угол. Хотя Давид де Хеа дотянулся до мяча, он залетел в ворота от его рук. 1:1.
Да Жерар Пике пробил в левый нижний угол, направление удара Акинфеев не отгадал. Мяч залетел в ворота от штанги. 2:1.
Да Сергей Игнашевич, выдержав паузу, отправил мяч навесным ударом в правую сторону ворот. Де Хеа не угадал направление удара. 2:2.
✘ Коке пробил почти по центру в левую сторону от себя, однако Акинфеев угадал направление удара и на средней высоте отбил мяч руками. 2:2.
Да Александр Головин пробил примерно по центру и вывел сборную России вперёд. Де Хеа упал в правый угол ворот, а мяч пролетел под ним. 2:3.
Да Серхио Рамос нанёс точный удар в левый угол, совершив медленный разбег и выдержав паузу. 3:3.
Да Денис Черышев вывел сборную России снова вперёд, пробив по центру ворот. Де Хеа упал в сторону и не угадал направление удара. 3:4.
✘ Яго Аспас решил пробить прямо по центру, однако прыгнувший в правый от себя угол Игорь Акинфеев левой ногой успел выбить мяч, досрочно завершив серию пенальти. 3:4.
Роман Зобнин должен был пробивать пенальти пятым по счёту, но сэйв Акинфеева избавил его от этой необходимости.
В России игру в прямом эфире показывали телеканал Россия-1 с комментарием Владимира Стогниенко, радиостанция Спорт FM (комментировали Григорий Твалтвадзе и Сергей Курманов) и Матч ТВ (комментировали Константин Генич, Нобель Арустамян и Денис Казанский). Также трансляция шла в прямом эфире на официальном сайте Первого канала (комментировали Кирилл Дементьев и Евгений Савин). В Испании трансляция матча шла на телеканале Telecinco с комментариями Ману Карреньо, Хосе Антонио Камачо и Кико Нарваеса из студии и комментариями Хуанма Кастаньо и Матиаса Пратса с поля.
Матч транслировался в прямом эфире многими телеканалами и радиостанциями других стран:
В США его показывали англоязычный FOX Sports (комментаторы Дерек Рэ и Эли Вэгнер) и испаноязычный Telemundo.
На Украине трансляцию вёл телеканал «Интер», комментировал встречу Роман Кадемин.
В Белоруссии вещание осуществлял канал «Беларусь 5», встречу комментировали Владимир Новицкий и Сергей Боровский.
В Великобритании трансляцию в прямом эфире осуществлял телеканал BBC One в эфире программы «Match of the Day» с Гари Линекером, а также радиостанция BBC Radio 5 Live.
Во Франции и ОАЭ матч был показан спортивной сетью beIN Sports сразу на нескольких каналах.
В немецкоязычных странах матч показывали ZDF (Германия), ÖRF (Австрия, все телеканалы) и SRG SSR (Швейцария, немецкоязычное подразделение SRF, второй канал).
В Италии трансляцию осуществлял телеканал Canale 5, флагман аккредитованной для трансляции матчей чемпионатов мира медиагруппы Mediaset, встречу комментировали Пьерлуиджи Пардо и Альдо Серена.
В Ирландии телеканал RTE 2 вёл в прямом эфире трансляцию матча и последующий разбор результатов игры в телестудии.
На Балканах встречу показывали сербские государственный национальный телеканал РТС 1 и международный телеканал РТС Планета (комментатор Немания Матич), хорватский HRT 2 и два канала боснийской телерадиокомпании BHRT.
На стадионе было 78 011 зрителей согласно официальным данным. Среди почётных гостей на стадионе присутствовали король Испании Филипп VI, премьер-министр России Дмитрий Медведев, президент ФИФА Джанни Инфантино и экс-президент Украины Виктор Янукович. Также на стадионе был известный болельщик сборной Испании Мануэль Касерес Артесеро по прозвищу «Маноло-барабанщик», носивший всегда с собой барабан на матчи сборной: оргкомитет не разрешал Маноло проносить барабан из соображений безопасности на матчах группового этапа, но разрешил это сделать на игре 1/8 финала. Президент России Владимир Путин не смог присутствовать на матче.
Информация по комментариям в разработке