Se avgörandet i spelaren ovan.
Backen Arttu Valila – som fram tills nattens match inte hade gjort en enda poäng i JVM – blev stor hjälte för Finland med sitt avgörande mål.
Han skickade in 4–3-målet lite mer än två minuter in i förlängningen.
Segern innebär att Finland är klart för semifinal – och att hemmanationen USA inte kommer att försvara JVM-guldet för andra året i rad.
Cole Hutson tillbaka efter skadan
Det var en match som USA länge hade greppet om.
Stjärnbacken Cole Hutson var tillbaka efter sin otäcka nackskada i gruppspelet och briljerade när han gjorde 1–0 och assisterade till 2–1.
Finland vände dock sent i den tredje perioden när de gick från 1–2 till 3–2 på blott 55 sekunder.
Kan bli Sverige-Finland i semin
USA fick in en sen kvittering som tvingade fram övertiden, men väl där drog Finland det längsta strået.
– Det är en fantastisk känsla, säger Finlands förbundskapten Lauri Mikkola efter matchen till HBO Max.
– En mycket välförtjänt seger. En uppvisning i mognad från gruppen.
Slår Kanada Slovakien i den pågående fjärde kvartsfinalen innebär det att Sverige möter Finland i semifinalen.
Det blir i så fall en semirepris från i fjol, då Finland vann i övertid.