Kroatië begon sterk en nam de leiding in de 17e minuut. Ivan Perisic reageerde het snelst nadat Unai Simón Josip Stanišić had gestopt, en kopte de rebound binnen om de gastlanden op voorsprong te zetten.
Spanje had moeite om voor de rust duidelijke kansen te creëren, maar Luis de la Fuente bracht Mikel Merino van de bank en de middenvelder transformeerde de wedstrijd.
Merino maakte gelijk in de 61e minuut, en voltooide kalm de afronding nadat Spanje eindelijk ruimte had gecreëerd in de Kroatische verdediging. De Arsenal-middenvelder voltooide vervolgens de ommekeer twee minuten voor tijd, controleerde de pass van Martín Zubimendi voordat hij scoorde.
Kroatië werd ook teruggebracht tot 10 man toen Perisic werd weggestuurd na het ontvangen van een tweede gele kaart, waardoor Spanje de numerieke voorsprong had in de laatste fases.
Merino zei dat zijn mentaliteit positief moest blijven ondanks dat hij niet in de basiself stond.
"Ik ben erg blij dat ik het team weer kan helpen. Ik moest van de bank komen en je moet met een goede houding het veld op gaan, ook al gaat het niet zoals je wilt en ben je boos dat je niet begint," zei hij. "Geef mijn best omdat dit het nationale team is, een familie."
De middenvelder legde ook uit wat De la Fuente hem vroeg tijdens de rust.
"Luis vertelde me dat ik naar buiten moest gaan en moest doen wat ik weet te doen, meer de bal hebben en onze balbezit langer laten duren. En ook het gebied aanvallen en proberen schade aan te richten. En dat is wat ik deed," zei Merino.
Luis de la Fuente prees zijn spelers voor het herstel na een moeilijke eerste helft.
"Ik ben erg trots op deze spelers om veel redenen. Ik zou ze altijd kunnen bedanken. Het was een zeer moeilijke wedstrijd, maar we reageerden goed," zei hij. "In de eerste helft hebben we veel geleden, maar in de tweede helft hadden we de kalmte om kansen te creëren en dat Mikel Merino weer verscheen."
De Spaanse manager benadrukte ook het belang van doelman Unai Simón, wiens reddingen de bezoekers binnen bereik hielden van een comeback.
Er was verdere lof voor Merino, waarbij De la Fuente hem beschreef als een speler van topniveau en zei dat Spanje hem niet altijd genoeg krediet geeft.
De overwinning verlengt de ongeslagen reeks van Spanje en brengt hen naar de kwartfinales van de Nations League, met vier overwinningen uit vier wedstrijden in hun groep.