17-årige Jude Bellingham bragte Dortmund foran, men Manchester City er alligevel videre i Champions League.
I femte forsøg er manager Pep Guardiola klar til semifinalerne i Champions League med Manchester City.
I de seneste fire sæsoner er kvartfinalen blevet endestationen, men onsdag lykkedes det at slå Borussia Dortmund samlet på dette stadie af turneringen.
Efter at have vundet den første kamp 2-1 på hjemmebane vandt City onsdagens udekamp med 2-1 og dermed samlet 4-2.
Også i 2015/16-sæsonen - inden Guardiolas ankomst - var City i semifinalen, som dengang blev tabt til Real Madrid. Denne gang venter Paris Saint-Germain, der tirsdag sendte Bayern München ud.
Borussia Dortmund gjorde ellers et ihærdigt forsøg på at stikke en kæp i City-hjulet. Uden den skadede Thomas Delaney kom tyskerne foran og lå til avancement, men City slog tilbage efter pausen med en fremragende halvleg.
Dortmunds optimistiske start gav 1-0-føring efter et kvarter.
Erling Haaland blev sendt i dybden med en lang aflevering, og han vendte rundt i feltet og fandt den blot 17-årige Jude Bellingham, der med en flot, behersket afslutning sendte bolden mod målhjørnet, så keeper Ederson Moraes blot kunne hjælpe bolden det sidste stykke op i krogen.
Med målet blev Bellingham den næstyngste målscorer i Champions Leagues knald eller fald-kampe. Englænderen er 17 år og 289 dage, mens Bojan Krkic var 17 år og 218 dage, da han i 2008 scorede for Barcelona mod Schalke 04.
Målet fik City til at gå til angreb, og Premier Leagues tophold havde chancer nok til at udligne.
Dortmund-backen Mateu Morey mistede bolden lige uden for eget felt, og Kevin De Bruyne tog chancen og hamrede bolden på overliggeren efter knap 25 minutter.
Fem minutter senere kom Riyad Mahrez alene igennem, men Marwin Hitz reddede hjemmeholdet, som holdt føringen indtil pausen.
Fra anden halvlegs start pressede City voldsomt, og Dortmund måtte forsvare sig bravt.
I forsøget på at heade en bold ud af feltet tog Emre Can en arm til hjælp, og selv om han argumenterede for, at bolden havde ramt hans hoved, dømte dommeren straffespark. Mahrez udnyttede det sikkert til udligning efter ti minutter.
Så var Dortmund tvunget frem i jagten på 2-1, der ville udløse forlænget spilletid, men City var bare bedst på dagen.
Et kvarter før tid slukkede 20-årige Phil Foden det tyske håb, da han med kort aftræk uden for feltet hamrede bolden i mål via stolpen til 2-1.
Så behøvede Dortmund tre mål, men hjemmeholdet kom ikke nærmere miraklet.
/ritzau/
