Thụy Sĩ gặp tổn thất lớn tại vòng tứ kết khi tiền vệ đội trưởng Granit Xhaka buộc phải nghỉ thi đấu vì án treo giò. Huấn luyện viên Vladimir Petkovic gặp một bài toán khó nhưng không giải quyết bằng cá nhân mà thay đổi cả hệ thống để khỏa lấp lỗ hổng. Denis Zakaria được lựa chọn đá cặp cùng Remo Freuler, đồng thời Thụy Sĩ chuyển từ sơ đồ 3 hậu vệ sang 4 hậu vệ.
Còn với tuyển Tây Ban Nha, huấn luyện viên Luis Enrique giữ nguyên công thức 4-3-3. Thay đổi hiếm hoi so với trận thắng Croatia là sự trở lại của Jordi Alba và Pau Torres nơi hàng thủ. Bộ đôi này đã phát huy giá trị tuyệt vời trong hiệp 1.
Trong khi Pau Torres với chiều cao 1m91 bịt kín mọi không gian chơi bóng của tiền đạo "đồng cân, đồng lạng" Haris Seferovic bên phía Thụy Sĩ, thì Jordi Alba trực tiếp góp công vào bàn mở tỉ số ở phút 8.
Cú bắt volley của hậu vệ trái Barca từ ngoài vòng cấm, bóng đập chân Zakaria đổi hướng, đi vào khung thành Thụy Sĩ. Bàn thắng này sau cùng được tính là pha phản lưới nhà của cầu thủ đối phương.
Tây Ban Nha dẫn Thụy Sĩ 1-0
Thiếu vắng Granit Xhaka, Thụy Sĩ gặp khó khăn trong việc lên bóng. Trong suốt 30 phút đầu tiên, đội bóng của ông Vladimir Petkovic chỉ cầm bóng khoảng 20% và gần như không thể tiếp cận khung thành đối phương. Bộ đôi Zakaria - Freuler lọt thỏm giữa "tam giác" Busquets - Pedri - Koke, rất khó triển khai bóng. Bên cạnh đó, chấn thương của Breel Embolo cũng khiến Thụy Sĩ mất đi một "mũi khoan" lợi hại.
Do có lợi thế dẫn bàn, Tây Ban Nha luôn cố gắng ghìm thế trận, giữ chắc bóng. Thụy Sĩ muốn tấn công nhưng không có khả năng tổ chức. Họ chỉ có thể tăng tốc trong 10 phút cuối trận. Song, những pha dứt điểm của Akanji hay Silvan Widmer đều đi bóng đi chệch khung thành.
Sau giờ nghỉ, Tây Ban Nha vẫn là đội chủ động hơn trong việc tìm kiếm cơ hội. La Roja có liền 2 cơ hội nhưng Morata rơi vào thế việt vị, Koke dứt điểm không trúng đích. Zakaria cũng có cơ hội lập công chuộc tội ở phút 56 nhưng cú đánh đầu của anh đi chệch khung thành của Unai Simon.
Khả năng cầm bóng tuyệt vời giúp Tây Ban Nha hoàn toàn làm chủ thế trận. Tuy nhiên, Thụy Sĩ cũng cho thấy sự khôn ngoan khi lùi sâu đội hình, chủ động chờ thời cơ phản công. Tiếc nuối đã đến ở phút 65 khi cú đá cận thành của Zuber bị Simon cản phá. Tuy nhiên, chỉ 4 phút sau, Thụy Sĩ đã có bàn gỡ 1-1. Người lập công là Xherdan Shaqiri, sau một pha lên bóng tốc độ.
Trận đấu quay trở về vạch xuất phát nhưng Thụy Sĩ là đội hưởng lợi thế về mặt tinh thần. Tận dụng sự chậm chạp và thiếu ăn ý vốn có trong hệ thống phòng ngự của Tây Ban Nha, ông Petkovic chỉ đạo các học trò liên tục lên bóng ở 2 hành lang biên để tìm khoảng trống.
Hàng công Tây Ban Nha khi không còn Morata cũng trở nên đơn điệu hơn. Ferran Torres là điểm sáng lớn nhất nhưng anh bị các hậu vệ Thụy Sĩ theo kèm rất sát. Trong thế giằng co, Remo Freuler bất ngờ phạm sai lầm, vào bóng nguy hiểm bằng gầm giày với Gerard Moreno và nhận thẻ đỏ trực tiếp rời sân.
Kết thúc 90 phút, hai đội hòa 1-1 và bước vào hiệp phụ.
15 phút của hiệp phụ đầu tiên, Tây Ban Nha có ít nhất 3 cơ hội ghi bàn rõ ràng nhưng các chân sút bên phía "Bò tót" không đủ sắc bén để đánh bại một thủ môn Yann Sommer chơi quá tập trung.
Thế trận được tiếp diễn trong hiệp phụ thứ 2, Thụy Sĩ đã chơi kiên cường để kéo đối thủ vào chấm luân lưu.
Ở loạt "đấu súng" định mệnh, Tây Ban Nha chỉ 2 lần sút hỏng (Busquet, Rodri), trong khi Thụy Sĩ có tới 3 lần thực hiện không thành công lượt đá của mình (Fabian Schar, Manuel Akanji, Ruben Vargas).
Giành chiến thắng nghẹt thở 3-1 trên chấm luân lưu, thầy trò huấn luyện viên Luis Enrique là những người đầu tiên giành vé vào bán kết. Đối thủ của họ sẽ là đội thắng trong cặp đấu giữa Italia và Đan Mạch.