Le pivot, vainqueur du titre de NBA cette année avec Toronto, a inscrit 33 points, dont 11 dans le dernier quart-temps et 11 autres dans les prolongations.
Ce sera la deuxième finale mondiale de la sélection ibérique, treize ans après son titre de 2006. Elle affrontera la France ou l'Argentine qui se disputent le deuxième billet (12h00 GMT).
Le "thriller" de la fin de match a été haletant.
L'Australie a mené sans arrêt du tout début du deuxième quart-temps jusqu'à... 8 secondes de la fin du temps réglementaire. C'est Marc Gasol, bien sûr, qui a fait passer l'Espagne devant sur deux lancers francs.
Lire aussi : L'Australie dernière qualifiée pour les demies du Mondial de basketMais les "Boomers", qui jouaient leur première demi-finale au Mondial, ont encore eu deux énormes occasions de conclure. La première quand leur meilleur joueur Patty Mills (34 points) a eu à son tour deux lancers francs à 4 secondes de la fin, mais il manqué le second; puis au bout de la première prolongation quand Matthew Dellavedova a manqué le "floater" de la victoire au buzzer.
Les Espagnols, d'abord très maladroits, ont haussé le ton en défense en deuxième mi-temps et ont été remarquables de sang-froid dans la gestion du jeu en fin de match. Le meneur Ricky Rubio, un de leurs quatre joueurs de NBA avec Marc Gasol et les jeunes frères Juancho et Willy Hernangomez, a fait un grand match avec 19 points et pas moins de 12 passes décisives.
"Nous sommes restés positifs, nous ne nous sommes pas frustrés", a commenté Gasol.
Lire aussi : L'Espagne et l'Argentine en demi-finale du Mondial de basketAvec cette nouvelle finale, l'Espagne se maintient dans le haut du panier auquel elle appartient depuis près de quinze ans (trois titres européens, trois médailles olympiques dont deux d'argent, une médaille mondiale sur la période).
Elle est pourtant venue en Chine sans plusieurs éléments importants, dont le pivot et leader historique Pau Gasol, 39 ans, blessé à un pied et opéré en cours de saison, mais son frère, 35 ans, est toujours là pour porter l'équipe.
Marc Gasol et Rudy Fernandez sont les deux seuls joueurs du groupe actuel qui étaient déjà présents lors du titre de 2006 au Japon.
"Nous avons eu la chance de vivre une expérience inoubliable et nous allons essayer de continuer à écrire l'histoire avec cette grande équipe", a dit Fernandez, 34 ans.