Det stod 1–1 efter 90 minuter. Då gav Elfenbenskustens Max Gradel laget en 2–1-ledning. Ett par minuter senare på tilläggstid kvitterade Spanien genom Rafa Mir.
I förlängningen gjorde spanjoren Mikel Oyarzabal 3–2 på straff efter åtta minuter. Sedan var Mir framme två gånger om i slutminuterna och satte bollen i mål och blev därmed tremålsskytt i matchen.
I semifinalen väntar Japan som slog ut Nya Zeeland med 4–2.
Den matchen avgjordes på straffar sedan inget lag lyckades göra mål varken under ordinarie tid eller förlängning.
Brasilien, regerande olympisk mästare, är också klart för semifinal efter 1–0-segern över Egypten.
Matheus Cunha gjorde matchens enda mål i den 37:e minuten. I semifinalen väntar Mexiko, som besegrade Sydkorea med hela 6–3.