Mandag slog brasilianerne nemlig den afrikanske mester, egyptiske Al Ahly, med 2-0 efter to scoringer i anden halvleg.
Finalemodstanderen bliver vinderen af tirsdagens opgør mellem Manchester City og japanske Urawa Red Diamonds, der har danske Alexander Scholz som nøglespiller i sit midterforsvar.
Målhelt for Fluminense mandag blev den colombianske kantspiller Jhon Arias, der to gange i første halvleg var kommet meget tæt på et åbningsmål, men begge gange måtte se stolpen stå i vejen.
Fluminense var favorit i opgøret, men Al Ahly matchede Copa Libertadores-mesteren fuldt ud spillemæssigt og skabte en hel del chancer. Men holdet måtte også sande, at det gjorde en afgørende forskel at have en tidligere Real Madrid-stjerne på sit hold.
Efter 69 minutter fremtvang 35-årige Marcelo, der spillede 546 kampe for Real Madrid fra 2007 til 2022, således det målgivende straffespark efter en glimrende aktion og en tunnel.
Den 21-årige indskifter John Kennedy lukkede ballet med sit mål til 2-0 efter 89 minutter.
Går Fluminense hele vejen ved sit første klub-VM, vil det være første gang i 11 udgaver, at den europæiske Champions League-vinder ikke tager trofæet.
Scholz og Urawa Red Diamonds står tirsdag over for en endnu mere skræmmende statistik. Europa har således været repræsenteret i de seneste 18 finaler.