Schweisteiger (22 minutos) e Klose (26) marcaram primeiro para a Alemanha e Nuno Gomes respondeu antes do intervalo (40), antes de Ballack (60) repor a vantagem germânica e Hélder Postiga fazer o resultado final (87).
Nas meias-finais, a 25 de Junho, a Alemanha vai defrontar o vencedor do Croácia-Turquia, que se realiza sexta-feira.
Depois de começar com vitórias sobre Turquia (2-0) e República Checa (3-1), Portugal perdeu com a Suíça (2-0) no encerramento de Grupo A, antes de averbar nova derrota com a Alemanha.
A selecção portuguesa, comandada pela última vez por Luiz Felipe Scolari, a caminho do Chelsea, não conseguiu repetir os feitos dos Europeus de 2000 (semi-finalista) e 2004 (finalista) nem do Mundial de 2006 (semi-finalista).
Portugal, que há dois anos foi derrotado pela anfitriã Alemanha (3-1) no jogo para o terceiro lugar do Mundial, repete a prestação do Euro96, em que caiu nos quartos-de-final perante a República Checa.
Nos quartos de final, o Campeonato Europeu, a decorrer na Áustria e Suíça, deixou de contar com os finalistas do Euro2004, uma vez que a campeã Grécia caiu ainda na primeira fase.