Emam Ashour brachte Ägypten früh mit einem Kopfball aus einem wiederverwerteten Freistoß in Führung, wobei die Afrikaner in der ersten Halbzeit die bessere Mannschaft waren.
Mohamed Salah, Omar Marmoush und Ashour fanden Platz hinter der Abwehrreihe Australiens, während Ägypten mit ihrer Angriffsreihe nach vorne drängte.
Australien fand im Laufe der Halbzeit besser ins Spiel, drängte höher und setzte sich mehr durch, während das Spiel fortschritt.
Der Ausgleich fiel, als Mohamed Hany einen Freistoß ins eigene Netz lenkte, wobei Aiden O'Neill die Flanke lieferte.
Ägyptens Torwart Ramy Rabia wurde in der Nachspielzeit von einem fantastischen Save von Patrick Beach in der 94. Minute an einem Sieg gehindert, was das Spiel in die Verlängerung schickte.
Salah wurde im Laufe der Verlängerung zunehmend einflussreicher, konnte jedoch keinen Durchbruch erzwingen, sodass das Unentschieden im Elfmeterschießen entschieden werden musste.
Ägypten hatte seine vorherigen vier Weltmeisterschafts-Elfmeterschießen verloren, und ihre Nerven wurden weiter auf die Probe gestellt, als Australiens Trainer Tony Popovic Beach für das Elfmeterschießen durch Mathew Ryan ersetzte.
Ryan konnte keinen einzigen ägyptischen Elfmeter halten, während Salah seinen Versuch in die Mitte lupfte.
Harry Souttar und Lucas Herrington vergaben beide für Australien, was Ägypten mit 4-2 im Elfmeterschießen ins Achtelfinale brachte, wo sie auf Argentinien oder Kap Verde treffen.
Salah, der sich im Vorfeld von einer Oberschenkelverletzung erholt hatte, reflektierte danach über die Bedeutung des Erfolgs.
"Heute war einer der besten Tage meines Lebens, Geschichte mit meinem Land zu schreiben. Ich habe versucht, mein Bestes zu geben und zu spielen, obwohl ich verletzt bin, denn das ist es, was ich für das Land tue.
"Ich bin stolz auf die Jungs ... Ich sage den Jungs immer, genießt einfach den Moment. Wir können es nicht für selbstverständlich halten. Ich weiß nicht, wie oft wir uns für die Weltmeisterschaft qualifiziert haben, und noch nie zuvor haben wir die Gruppenphase überstanden, und jetzt haben wir uns für die nächste Runde qualifiziert. Es ist ein Moment, den man genießen sollte."
Ägyptens Mittelfeldspieler Haissem Hassan beschrieb die physische Herausforderung, die Australien während des Spiels darstellte.
"Wir haben gut angefangen, sind in Führung gegangen, und dann haben sie ausgeglichen. Wir wussten, dass es ein hartes Spiel werden würde, weil sie ein sehr physisches Team sind, mit viel Ausdauer und Spielern, die sehr schnell und kraftvoll sind. Wir wussten, dass es bei Freistößen und Ecken schwierig werden würde, weil sie sehr groß sind."
"Ehrlich gesagt, es ist unglaublich, denn du weißt, dass es in Ägypten 120 Millionen Menschen gibt, die du heute glücklich gemacht hast, und du weißt, dass es heute im ganzen Land Feiern geben wird ... Für jeden Spieler, wenn du ein Junge bist, träumst du davon, so zu enden."
Für Australien gab es trotz des Ausscheidens Stolz.
Awer Mabil sagte: "Offensichtlich sollten wir sehr stolz auf das sein, was wir als Nation in diesem Turnier erreicht haben. Ich denke, es war ein großartiges Turnier für uns alle als Land, und auch um unser junges Talent zu präsentieren, was auch eine großartige Plattform für die Jungen war, um sich zu beweisen - und das haben sie getan. Ich denke, es gibt viel, was wir daraus mitnehmen können."
Australiens Lauf endet in der Runde der letzten 32, aber Mabils Kommentare deuteten auf ein breiteres Gefühl des Fortschritts für einen Kader hin, der um aufstrebende Talente aufgebaut ist.
Ägypten hingegen zieht weiter in die K.-o.-Phase, die nur wenige ihnen zugetraut hatten, während Salah darauf bestand, dass der Erfolg genossen werden sollte, anstatt als selbstverständlich angesehen zu werden.