El elenco brasileño marcó a los tres minutos, cuando Germán Cano aprovechó un centro desviado y las dudas de la defensa rival para cabecear, metiendo la pelota entre las piernas de Yann Sommer.
El elenco italiano, reciente finalista de la Champions League, buscó el empate, pero se vio frustrado por una defensa bien organizada y las acertadas atajadas del arquero del Flu.
Stefan de Vrij falló increíblemente una ocasión, el arquero Fabio impidió el gol de Sebastiano Esposito con los pies y Lautaro Martínez remató al poste en los últimos minutos.
El suplente Hércules sentenció la victoria del Fluminense a los tres minutos del tiempo añadido, sacando un remate esquinado desde el borde de área.
Con el triunfo, Fluminense se metió en cuartos de final, donde se enfrentará el viernes al ganador del partido que más tarde disputan Manchester City y Al Hilal.