Gæsterne kom med et friskt nederlag mod Girona i bagagen, og var inden kampen allerede sikret videre avancement i Champions League.
Antwerpen lagde bedst fra lang, med en drømmestart med en scoring efter to minutter, ved midtbanespilleren Arthur Vermeeren. Den føring holdt frem til 10 minutter før pausen, hvor Ferran Torres bragte balance i regnskabet.
Værterne vandt deres kamp i weekenden over Cercle Brügge, og trods overtag i boldbesiddelse til Barcelona, var det belgierne med de fleste chancer.
Det gav en føring ved Vincent Janssen efter 56 minutter, og den føring varede indtil kampen gik ind i dommerens tillægstid.
17-årige Marc Guiu fik udlignet, men hjemmeholdet var ikke færdige med at score.
Indkskiftede George Ilenikhena, der scorede to mål i weekenden, blev helten for Antwerpern, der højst overraskende får skovlen under catalanerne.
Antwerpen høster med 3-2 sejren lidt oprejsning i Champions League, mens Barcelona trods nederlaget, vidner gruppen på bedre indbyrdes regnskab mod Porto.