Engeland had sinds de 55e minuut geleid door Anthony Gordon, die naar binnen snijdend met een eerste schot afwerkte na een geweldige voorzet van Morgan Rogers. De voorsprong bleef staan tot diep in de tweede helft, waarbij Jordan Pickford een reeks reddingen produceerde om golf na golf van Argentijnse druk te weerstaan. Alexis Mac Allister knalde vervolgens een kopbal tegen de paal van de voorzet van Rodrigo De Paul terwijl de titelverdedigers bleven aandringen.
De doorbraak kwam eindelijk in de 85e minuut, toen Enzo Fernandez een verbluffende schot van afstand voorbij Pickford schoot om de stand gelijk te trekken. Lionel Messi, die beide Argentijnse doelpunten voorbereidde, vond vervolgens Lautaro Martinez twee minuten in de blessuretijd, en de invaller kopte de winnende binnen om de ommekeer te voltooien.
Argentinië zal nu Spanje ontmoeten in de finale van zondag terwijl ze de titel verdedigen die ze in 2022 wonnen, terwijl Engeland zich moet voorbereiden op een play-off om de derde plaats tegen Frankrijk op zaterdag.
Matchwinnaar Martinez had moeite om zijn emoties daarna te bedwingen.
"Eerlijk gezegd weet ik niet wat ik moet zeggen. Het is erg overweldigend. Ik heb altijd van dit moment met het nationale team gedroomd, sinds mijn vader me mijn eerste paar schoenen kocht," zei hij. "Dit betekent voor mij meer dan alleen een doelpunt, om in een finale te zijn...
"Ik heb mijn kinderen hier bij me, zij hebben me geholpen om te vertragen. Gewoon een onvergetelijk moment, eentje die we moeten genieten. Vandaag ben ik een man die van het leven geniet. Enzo scoorde ook een geweldig doelpunt. Ik ben kalm en verzekerd omdat dit team blijft laten zien waar het van gemaakt is. Ze werden moe. Ze hadden 60 minuten druk gezet en konden niet meer geven.
"We begonnen te duwen en kregen momentum omdat we kalmer waren, meer controle over de bal kregen en hoger op het veld kwamen. Uiteindelijk kregen we de twee doelpunten, en drieënhalf jaar later zijn we in een andere Wereldbekerfinale."
Argentinië hoofdcoach Lionel Scaloni was ook emotioneel bij het eindsignaal.
"Nou, ik ben sprakeloos. Een grote blijdschap voor ons land en ons volk. En nog een grote blijdschap voor deze groep die me nooit stopt te verrassen en nooit weet wanneer ze verslagen zijn," zei hij. "Ik kan ze vertellen dat we gaan proberen te winnen, we gaan alles geven, maar de waarheid is dat dit heel moeilijk is. Het is heel moeilijk voor mensen om te begrijpen wat onze spelers hebben gegeven. Het is zo indrukwekkend. We zijn uniek. Het is geen arrogantie, het is allemaal hart. Vandaag zijn er zoveel mensen hier gekomen om ons te steunen en daarvoor ben ik echt dankbaar - zij hebben ons naar de overwinning geholpen. Dit shirt verdient dat we absoluut alles geven tot het allerlaatste. Om niets te sparen."
Voor Engeland deed de nederlaag vragen rijzen over een reeks defensieve wissels die hoofdcoach Thomas Tuchel had gemaakt terwijl zijn ploeg dieper ging zitten in de zoektocht naar de overwinning, maar hij volhield dat hij achteraf geen spijt had.
"We gaan door met het contract tot de thuis-Euros. Ik kijk ernaar uit, ook al is het nu moeilijk om zo ver vooruit te kijken," zei Tuchel. "Natuurlijk, het is een halve finale; veel grote voetballanden zijn voor de halve finale uitgeschakeld, dus het is een prestatie. Niemand wil dat op dit moment horen; ik ook niet omdat we het meeste van onszelf eisen. Dat is gewoon de aard van competitief zijn."
Ondanks de manier van verliezen, zal de run van Engeland naar de laatste vier intern worden gezien als een positieve stap, waarbij de halve finale hun beste Wereldbekeroptreden vertegenwoordigt sinds hun triomf op eigen bodem 60 jaar geleden, en een overwinning op Frankrijk op zaterdag zou die beste finish sinds 1966 verder uitbreiden.