England hatte seit der 55. Minute durch Anthony Gordon geführt, der nach einer hervorragenden Flanke von Morgan Rogers ins Innere schnitt und direkt abschloss. Die Führung hielt bis tief in die zweite Halbzeit, während Jordan Pickford eine Reihe von Paraden zeigte, um Welle um Welle des Drucks aus Argentinien abzuwehren. Alexis Mac Allister köpfte dann einen Ball von Rodrigo De Paul an den Pfosten, während die Titelverteidiger weiterhin drängten.
Der Durchbruch kam schließlich in der 85. Minute, als Enzo Fernandez einen beeindruckenden Schuss aus der Distanz hinter Pickford ins Netz jagte, um den Ausgleich zu erzielen. Lionel Messi, der beide Tore für Argentinien vorbereitete, fand dann zwei Minuten in der Nachspielzeit Lautaro Martinez, und der eingewechselte Spieler köpfte den Siegtreffer zum vollständigen Umschwung.
Argentinien wird nun im Finale am Sonntag gegen Spanien antreten, während England sich mit einem Spiel um den dritten Platz gegen Frankreich am Samstag auseinandersetzen muss.
Der Matchwinner Martinez hatte danach Schwierigkeiten, seine Emotionen zu zügeln.
"Wirklich, ich weiß nicht, was ich sagen soll. Es ist sehr überwältigend. Ich habe immer von diesem Moment mit der Nationalmannschaft geträumt, seit mein Vater mir mein erstes Paar Fußballschuhe gekauft hat," sagte er. "Das bedeutet für mich mehr als nur ein Tor, im Finale zu sein...
"Ich habe meine Kinder hier bei mir, sie haben mir geholfen, langsamer zu werden. Einfach ein unvergesslicher Moment, den wir genießen müssen. Heute bin ich ein Mann, der das Leben genießt. Enzo hat auch ein erstaunliches Tor erzielt. Ich bin ruhig und zuversichtlich, weil dieses Team weiterhin zeigt, woraus es gemacht ist. Sie wurden müde. Sie haben 60 Minuten lang gedrängt und konnten nicht mehr geben.
"Wir haben angefangen zu drücken und haben Schwung bekommen, weil wir ruhiger wurden, mehr Kontrolle über den Ball hatten und höher auf dem Platz standen. Am Ende haben wir die beiden Tore erzielt, und dreieinhalb Jahre später sind wir in einem weiteren WM-Finale."
Argentiniens Cheftrainer Lionel Scaloni war nach dem Spiel ebenfalls emotional.
"Nun, mir fehlen die Worte. Eine große Freude für unser Land und unser Volk. Und eine weitere große Freude für diese Gruppe, die mich nie aufhört zu überraschen und nie weiß, wann sie geschlagen ist," sagte er. "Ich kann ihnen sagen, dass wir versuchen werden zu gewinnen, wir werden alles geben, was wir haben, aber die Wahrheit ist, dass es sehr schwierig ist, das zu tun. Es ist sehr schwierig für die Menschen zu verstehen, was unsere Spieler gegeben haben. Es ist so beeindruckend. Wir sind einzigartig. Es ist keine Arroganz, es ist alles Herz. Heute sind so viele Menschen hier angekommen, um uns zu unterstützen, und dafür bin ich wirklich dankbar - sie haben uns zum Sieg verholfen. Dieses Trikot verdient es, dass wir bis zum Ende alles geben, was möglich ist. Nichts zurückhalten."
Für England wirft die Niederlage Fragen zu einer Reihe von defensiven Auswechslungen auf, die Cheftrainer Thomas Tuchel vornahm, während seine Mannschaft tiefer stand, um den Sieg zu suchen, aber er bestand danach darauf, dass er keine Bedauern hatte.
"Wir machen mit dem Vertrag bis zu den Heim-Euros weiter. Ich freue mich darauf, obwohl es im Moment schwierig ist, so weit vorauszudenken," sagte Tuchel. "Natürlich ist es ein Halbfinale; viele große Fußballnationen scheiden vor dem Halbfinale aus, also ist es eine Leistung. Niemand will das im Moment hören; ich auch nicht, weil wir das Beste von uns verlangen. Das ist einfach die Natur des Wettbewerbs."
Trotz der Art der Niederlage wird Englands Lauf ins Halbfinale intern als positiver Schritt angesehen, da das Halbfinale ihre beste WM-Darbietung seit ihrem Triumph auf heimischem Boden vor 60 Jahren darstellt, und ein Sieg über Frankreich am Samstag würde diese beste Platzierung seit 1966 noch weiter ausdehnen.