Inhopparen Álvaro Morata styrde Jordi Albas inspel förbi både Niklas Süle och Manuel Neuer efter 62 minuter.
Det såg ut att bli segermålet som i praktiken förde Spanien till åttondelsfinal och samtidigt satte tyskarna rejält i klistret. Men en annan inhoppare – Niclas Füllkrug – kvitterade i matchens slutskede.
Poängen tyskarna fick med sig var absolut nödvändig för att undvika ännu ett misslyckande i slutspelet.
Tyskarna hade behövt vinna matchen för att kunna gå vidare helt av egen kraft – och möjligheter saknades inte i en desperat forcering efter Füllkrugs kvittering.
– Vi gav allt, vi hade två tre bra chanser men gjorde inte mål, men vi har chansen att gå vidare med en seger i sista matchen, säger Müller.
– Det finns fortfarande utrymme för förbättringar, men vi får hoppas att allt faller väl ut i den sista gruppspelsmatchen, säger Füllkrug till ZDF.
Jätteräddning av Neuer
Dani Olmo var ytterst nära att spräcka nollan redan efter sju minuter. Emil Forsbergs klubbkompis i Leipzig fick bra träff, bollen smet mellan benen på tyske försvararen Thilo Kehrer och skymde sikten för Manuel Neuer.
I sista stund fick målvaktsveteranen en näve på bollen och styrde skottet i ribban.
Neuer gjorde sin 18:e VM-match och tangerade Cláudio Taffarel, Brasilien och landsmannen Sepp Maier som meste VM-målvakten genom tiderna.
Snart är han ensam om att han spelat flest matcher.
Antonio Rüdiger, 29, trodde för en kort stund att han tagit tyskarna ett stort kliv mot åttondelsfinal. Omarkerad nickade Real Madrid-försvaren in en frispark, men VAR-kontrollen visade att han befunnit sig offside.
Rüdiger var flitig offensivt och testade Unai Simon med ett skott på halvvolley ur svår vinkel.
Lyckade inhopp
Morata, som ersatte Ferran Torres, hade varit på planen i åtta minuter när han i framkallade kalla kårar hos tiotals miljoner tyska fotbollsfans.
Den inledande 1–2-förlusten mot Japan satte "Die Mannschaft" i ett jobbigt läge. Efter Moratas mål var det prekärt.
Förbundskaptenen Hansi Flick – vars jobb rimligen är i fara om tyskarna inte överlever gruppspelet – gjorde vad han kunde för att ändra matchbilden.
I ett trippelbyte ersattes Thilo Kehrer, Thomas Müller och Ilkay Gündogan av Lukas Klostermann, Niclas Füllkrug och Leroy Sané.
Effekten var påtaglig.
Sané var ett ständigt hot men det var den kraftfulle Füllkrug som dunkade in kvitteringen i den 83:e minuten – i anfallarens blott tredje landskamp. Forwarden från Werder Bremen har genomgått fyra omfattande knäoperationer.
– Vilket mål. Men det är fotboll. Den behöver den typen av berättelser, säger Thomas Müller om Füllkrug till SVT.
Drama kan vänta
Inför den sista gruppspelsomgången på torsdag har samtliga fyra lag möjligheter att gå vidare.
Spanien har med sina fyra poäng det gynnsammaste utgångsläget. En poäng mot grupptvåan Japan, som står på tre, räcker för att gå vidare.
Tyskland måste slå Costa Rica (tre poäng) – annars tar det för andra VM-slutspelet i rad stopp i gruppspelet för de fyrfaldiga (1954, 1974, 1990, 2014) världsmästarna.
En rad andra scenarion gäller också eftersom målskillnad avgör vid lika många tagna poäng, inte inbördes möten.