Renato Sanches gav de portugisiska hemmafansen något att jubla åt redan i den andra minuten. Efter en försvarsmiss kunde Lillespelaren skicka in 1–0.
Men en halvtimme senare var det Portugals tur att tabba sig. Rui Patricio i målet felbedömde helt Dusan Tadics skott och helt plötsligt var det likaläge.
Kryss skulle räckt för att skicka Portugal till Qatar 2022. Men när klockan stod på 90 +1 skickade Tadic ett inlägg till Aleksandar Mitrovic i straffområdet, vars nick gick in i nät.
Därmed får Cristiano Ronaldo & Co hoppas på avancemang från vårens playoff.
Serbien är det nionde landet att kvalificera sig för nästa års VM efter Spanien, Kroatien, Belgien, Danmark, Frankrike och Tyskland från Europa, Brasilien från Sydamerika och värdlandet Qatar.