Di babak perempat final, Rusia akan menghadapi Kroasia. Sama halnya dengan Rusia, Kroasia juga lolos dari babak perdelapan final dengan menyingkirkan Denmark melalui adu tendangan penalti.
Pada laga yang digelar di Stdion Luzhniki, Spanyol unggul 1-0 karena gol bunuh diri Sergei Ignashevich di menit ke-12. Namun Rusia merespons denan menyamakan kedudukan di menit ke-40 lewat penalti Artem Dzyuba.
Di babak kedua, tidak ada gol tambahan. Demikian juga pada masa tambahan waktu 2x15 menit. Kedua tim bermain terbuka, namun sama-sama tidak memaksimalkan peluang.
Pada adu penalti, dua algojo Spanyol gagal menjalankan tugas yaitu Koke dan Iago Aspas yang tendangannya diblok kiper Igor Akinfeev, sementara keempat penendang Rusia sukses menaklukkan David De Gea.
Bagi Rusia, ini merupakan sukses ke perempat final Piala Dunia untuk kali pertama sejak Uni Soviet bubar. Sebelumnya, timnas Uni Soviet pernah ke perempat final Piala Dunia 1970. Sementara bagi Spanyol, ni adalah kekalahan ketiga mereka dari empat kali adu penalti di Piala Dunia.