El conjunto carioca, con tantos del mundialista Thiago Silva y del atacante colombiano Jhon Arias en el primer tiempo, encajó un tanto de Gustavo Nunes en la etapa complementaria que lo obligó a definir la clasificación en los penaltis.
El Gremio se había impuesto por 2-1 en el partido de ida, por lo que jugaba por un empate en el Maracaná para avanzar.
En la tanda de penaltis las figuras de la clasificación fueron el portero Fábio, que contuvo dos lanzamientos, y el mediocentro colombiano Arias, que puso la puntilla al acertar su lanzamiento.
Las primeras jugadas ofensivas las protagonizó Gremio, con ataques del venezolano Yeferson Soteldo y del danés Martin Braithwaite neutralizados sin problemas, pero Fluminense fue tomando el control.
En el primer tiempo, en que anotó sus dos goles, el conjunto carioca tuvo un claro dominio, con el control del balón en el 52 % del tiempo y cuatro disparos a portería contra ninguno del gaúcho.
La presión de los locales tuvo frutos en el minuto 14 cuando, tras el cobro de un tiro de esquina de Arias, Thiago Silva saltó más alto que la defensa del Gremio y abrió el marcador con un cabezazo.
Y 14 minutos después, tras una nueva jugada ofensiva de los locales, el árbitro tuvo que consultar el VAR para verificar si Dodi había desviado un balón con el brazo dentro del área y terminó marcando penalti. Arias cobró y amplió la ventaja.
El conjunto de Porto Alegre reforzó su ataque para el segundo tiempo con la entrada del creativo argentino Franco Cristaldo y del delantero Gustavo Nunes, pero fue el de Río de Janeiro el que casi aumenta cuando Ganso estrelló un balón contra el travesaño.
Gremio emparejó el partido en los primeros minutos del segundo tiempo y Reinaldo, autor de los dos goles en la ida, pudo descontar.
El técnico Mano Meneses prefirió administrar la ventaja y congestionó la mitad con volantes con Felipe Melo y Nonato.
Gremio llegó a descontar en el minuto 70 luego de que Jemerson rematara de cabeza una asistencia de Reinaldo, pero el gol fue anulado, tras consulta al VAR, por fuera de lugar.
Pero la presión de los visitantes les permitió descontar al minuto 76 cuando, tras asistencia del colombiano Miguel Ángel Monsalve, el juvenil Gustavo Nunes anotó dentro del área.
El juvenil Jhon Kennedy marcó el gol que garantizaría la clasificación del Fluminense a cinco minutos del final pero la anotación fue anulada por fuera de lugar.
Fluminense presionó hasta el minuto final pero los disparos de Ganso, Arias y Kennedy carecieron de puntería, por lo que no tuvo remedio que definir la clasificación en los penales.
Ficha técnica:
2. Fluminense: Fábio; Samuel Xavier, Thiago Silva, Thiago Santos (m.63, Felipe Melo), Guga (m.78, Esquerdinha); André, Martineli (m.78, Nonato), Paulo Henrique Ganso, John Arias, Kevin Serna (m.57, Lima); y Kauã Elias (m.63 Jhon Kennedy).
Entrenador: Mano Menezes.
1. Gremio: Agustín Marchesín; Gustavo Martins, Jemerson, Walter Kannemann (m.45, Franco Cristaldo); João Pedro, Mathías Villasanti, Dodi (m.68, Miguel Ángel Monsalve), Reinaldo; Cristian Pavón (m.45, Gustavo Nunes), Yeferson Soteldo (m.91, Nathan) y Martin Braithwaite (m.81, Douglas Arezo).
Entrenador: Renato Portaluppi.
Goles: 1-0, m.14: Thiago Silva. 2-0, m.28: Jhon Arias (p). 2-1, m.76: Gustavo Nunes.
Penales (4-2): Fluminense se impuso con penaltis anotados por Thiago Silva, Kennedy, Lima y Arias, mientras que Ganso estrelló su balón en un poste. Por el Gremio anotaron Reinaldo y Monsalve, mientras que a Nathan y a Cristaldo se los atajó Fábio.
Árbitro: El uruguayo Andrés Matonte amonestó al técnico Renato Gaúcho y a Dodi, Soteldo, Kauã Elias, Samuel Xavier, Guga, Paulo Henrique Ganso, Jemerson y Jhon Kennedy.
Incidencias: partido de vuelta de los octavos de final de la Copa Libertadores jugado en el estadio Maracaná de Río de Janeiro ante 46.756 espectadores.