Dopo il ko con la Samp, col Cesena Spalletti vara un turnover importante con Totti, El Shaarawy, Juan Jesus, Paredes, e Mario Rui dall'inizio. Camplone risponde con un 3-5-2 coperto, con Vitale in cabina di regia e Rodriguez e Ciano davanti. La differenza di categoria c'è. Ma nei primi minuti non si nota. In fase di non possesso, il Cesena piazza molti uomini sotto la linea della palla, togliendo gli spazi per gli inserimenti, appoggiandosi poi alle punte per impostare le ripartenze e allargare la manovra sugli esterni. Paziente, la Roma invece punta sul fraseggio e sulle giocate di Totti, che si piazza tra le linee e prende in mano la squadra. Il primo squillo è di El Shaarawy, lanciato da Rüdiger, ma Agliardi è attento. Poi la difesa giallorossa si distrae e lascia spazio a Rodriguez, che non approfitta di una dormita di Manolas. Per Perotti la partita dura poco più di un quarto d'ora, poi Spalletti è costretto alla sostituzione. Con dentro Dzeko, i giallorossi passano al 4-2-3-1, ma in mezzo al campo la palla circola troppo lentamente e il Cesena si affaccia pericolosamente dalle parti di Alisson. Kone centra il palo sugli sviluppi di un calcio piazzato, poi è Rodriguez ad andare vicino al vantaggio prima con un destro dalla distanza e poi di testa. Imballati e con Strootman in ombra, i giallorossi si aggrappano alle invenzioni di Totti, ma il ritmo di impostazione è troppo lento e la squadra di Camplone tiene bene il campo grazie anche alle discese di Balzano e Renzetti e agli inserimenti di Laribi. Senza idee in mediana e poca cattiveria sugli esterni, la Roma insiste con i lanci a scavalcare la difesa, ma la retroguardia bianconera è attenta. Dall'altra parte invece Manolas non è in serata e Alisson è costretto agli straordinari per fermare ancora Rodriguez. Nelle fila giallorosse l'unico a far valere il divario tecnico è Totti, ma non basta e il primo tempo si chiude tra i fischi dell'Olimpico.
Nella ripresa Spalletti cambia ancora pelle alla squadra e manda in campo Nainggolan per aumentare il dinamismo a centrocampo, sbilanciando gli equilibri sulla corsia sinistra. Il Ninja ringhia subito su tutti i palloni, spara da fuori e i giallorossi guadagnano metri e aumentano il ritmo. Al 60' si sveglia Dzeko, che in pochi minuti colleziona tre palle gol. Il bosniaco prima sfiora il vantaggio con uno splendido sinistro a giro, poi si fa bloccare da Agliardi e non riesce a girare in porta un perfetto assist di Totti. Ma l'appuntamento col gol è solo rimandato. Al 68' l'asse Strootman-Nainggolan-El Shaarawy funziona e Dzeko trafigge Agliardi su perfetto assist del Faraone. Il vantaggio giallorosso però dura poco. Dopo sei minuti, infatti, Alisson sbaglia l'uscita e Garritano pareggia i conti, rimettendo tutto in discussione. Negli ultimi minuti i giallorossi attaccano a testa bassa. Totti ci prova su punizione, ma Agliardi è attento. Poi il finale thrilling. A cinque secondi dal termine Agliardi tocca Strootman in uscita e Maresca fischia il rigore. Sul dischetto si presenta capitan Totti che fa esplodere l'Olimpico e regala ai giallorossi l'attesissimo derby in semifinale con la Lazio.