Målvakten Kim Martin storspelade och Maria Rooth sköt det avgörande straffmålet.
Nu väntar segraren i fredagskvällens andra semifinal mellan OS-favoriten Kanada och Finland i finalen.
Sverige hade aldrig besegrat USA och hade 26 raka förluster sedan den första matchen i mars 1990.
Straffläggningen efter den mållösa förlängningen blev dramatisk. Pernilla Winberg blev första skytt som gjorde mål ? och när Maria Rooth i den fjärde omgången gjorde Sveriges andra mål var USA utslaget.
Mirakel på is
En makalös hjälteinsats gav en historisk seger. Nu väntar spel om OS-guldet efter Damkronornas första seger genom tiderna mot USA. Efter en rysare som avgjordes med straffar vann Sverige med 3?2.
Glada hockey-tjejer. De har all anledning att sprudla av glädje, efter segern över USA. Ett steg närmare guldet... Foto: Filippo Monteforte, Scanpix
Foto:
Så jobbar vi med nyheter