De Manchester City-aanvaller was lange tijd stil geweest op MetLife Stadium voordat hij in de 79e minuut de ban brak met een kopbal, waarbij hij de voorzet van Andreas Schjelderup omzette om Stale Solbakken's ploeg op voorsprong te zetten.
Hij besliste vervolgens de wedstrijd met een harde linkervoetige schot vanaf de rand van het strafschopgebied in de 90e minuut, waardoor Brazilië iets speciaals nodig had om de gelijkmaker te redden.
Neymar, die eerder in de wedstrijd als vervanger werd ingebracht, scoorde diep in de blessuretijd vanaf de strafschopstip nadat Leo Ostigard Casemiro met een elleboog raakte, maar het bleek niet meer dan een troostgoal in wat waarschijnlijk de laatste Wereldbekeroptreden van de veteraan was.
Het resultaat beëindigt een moeilijk toernooi voor Brazilië onder Carlo Ancelotti, en verlengt hun reeks zonder een kwartfinale te bereiken via een eenvoudige weg tegen Europese tegenstanders, en stuurt Noorwegen door om het volgende weekend in Miami het op te nemen tegen Mexico of Engeland.
Na de wedstrijd zei Noorwegen hoofdcoach Stale Solbakken dat de prestatie er een was waar de hele natie trots op kon zijn.
"Ik denk dat iedereen die een Noorse burger is van deze avond kan genieten. Het was een echte thriller - het had alle kanten op kunnen gaan. Maar we speelden een solide, tactisch spel. We hadden een paar balverliesmomenten die ons hadden kunnen kosten. Maar al met al ging het onze kant op, en daar moeten we verdomd trots op zijn," zei Solbakken.
De Noorwegen coach legde ook de tactische benadering uit die zijn ploeg hielp om een van de favorieten van het toernooi te overwinnen.
"Waarom ging het onze kant op? Nou, we spelen - het is een beetje zoals Manchester City tegen Real Madrid. Zij zitten achterover en vertrouwen op tegenaanvallen, en wij moeten ze vermoeien. Want dat is waar we het beste in zijn, en ik denk dat we dat goed hebben gedaan," zei hij.
Haaland, die nu gelijk staat met Kylian Mbappe en Lionel Messi aan de top van de Gouden Schoen-stand met zeven doelpunten, reflecteerde op zijn talent om in cruciale momenten te scoren.
"Dat is meestal hoe het gaat. Als ik een kans of twee krijg, eindigt het meestal in een doelpunt. Ik weet niet hoe ik het doe, maar zo doe ik het, dus het gaat erom gefocust te blijven. Ik zeg tegen mezelf dat de kans zal komen, en dan weet ik meestal meteen of ik niet scoor," zei Haaland.
"Ik begin me nu te realiseren, denk ik, dat het een gave van God is dat het perfect ingaat, perfect tegen de paal en zo. Dus het is gek."
De aanvaller sprak ook over wat de overwinning voor hem persoonlijk en voor Noorwegen als natie betekende.
"We bleven gewoon vooruit duwen, maar ik hoop dat alle jongeren die dit interview kijken - ik hoop dat als je iets ouder wordt, je het spelen voor Noorwegen zult zien als het trotsste dat je ooit in je hele leven zult doen - het is absoluut krankzinnig," zei Haaland.
Noorwegen, dat voor het eerst sinds 1998 op de Wereldbeker verschijnt, zal nu hun aandacht richten op de loting voor de kwartfinale terwijl ze een historische reeks in de competitie voortzetten.