O Stoke forçou a prorrogação com um gol marcado nos acréscimos da primeira etapa pelo austríaco Arnautovic, que completou para as redes um cruzamento rasteiro de Bojan.
O placar não mudou no tempo extra, e a decisão foi para os pênaltis. O herói da classificação do Liverpool foi o goleiro belga Mignolet, que defendeu as cobranças de Peter Crouch e Marc Muniesa.
Crouch iniciou a jogada do gol de Arnautovic, mas acabou ajudando o ex-clube, que defendeu de 2005 a 2008.
Depois da cobrança perdida pelo atacante do Stoke, Emre Can acertou a trave, mas Mignolet acabou garantindo a vaga do time da casa ao se esticar todo para defender o chute de Muniesa.
O brasileiros Roberto Firmino e Lucas Leiva, do Liverpool também participaram da disputa de pênaltis, e não vacilaram.
Com a classificação dos 'Reds', o título da Copa da Liga poderá ser decidido com um 'dérbi do Merseyside' com o Everton, outro time da cidade dos Beatles.
Para isso, os 'Toffees' precisam eliminar o Manchester City, que derrotaram por 2 a 1 na partida de ida, em Goodison Park. O confronto será decidido na quarta-feira, em Manchester.
A grande decisão está marcada para o dia 28 de fevereiro, em Wembley.