Oscar Nilsson gjorde 2–0-målet när han prickade krysset efter ett fint Piteåanfall.
Piteå Hockey inledde match tre piggt och den sedvanliga hemmaforceringen uteblev.
Halvvägs in i perioden turades lagen om att vandra till utvisningsbåset men inget nätrassel.
Dödläget bröt Petter Mäkitalo tolv minuter in i perioden när Victor Edström bakom mål hittade forwarden som satte pucken i bortre krysset.
En övertag som består och Piteå går till pausvila med en 1–0-ledning.
Andra perioden hinner bara bli 30 sekunder gammal innan Joakim Högberg åker ut för tripping. Piteåboxen klarar av underläget efter ett hänsynslöst jobb där gästerna täcker flera skott.
Minuter senare kommer Anton Holmberg i anfallszon. Forwarden driver mot mål och droppar pucken till Oscar Nilsson som nyper till direkt och sätter pucken i det krysset.
Efter 2–0-målet fortsätter Piteå med sin fina defensiv och håller Mariestad längs sargkanten. Samtidigt som Johannes Sundström agerar lugnt i gästernas kasse.
Hemmalaget avlossar ett skott från blålinjen med minuter kvar av andra perioden. Pucken letar sig förbi Sundström och rullar mot målet, men Tommy Wargh hinner dit och rensar undan i sista sekund.
Piteåbackens räddning blir den sista farliga chansen i perioden och norrbottningarna kliver av isen med en 2–0-ledning.
Tredje perioden börjar avvaktande och det dröjer flera minuter innan publiken får se en målchans.
Fem minuter in får Piteå ett powerplay. Där tappar försvaret bort Joakim Högberg som från snäv vinkel prickskjuter in 3–0-målet.
Mariestad gör sedan en mirakulös slutforcering och gör tre mål inom loppet av två minuter och tar matchen till förlängning. Piteås slarv och onödiga utvisningar ligger bakom kollapsen samtidigt som Mariestad är effektiva.
Förlängningen får se ett nytänt hemmalag som ligger på. Utgångsläget blir inte bättre när Johannes Sundström faller till isen minuter in i övertiden och med en befarad knäskada tar John Westermark över i Piteåmålet.
Slutet av första förlängningsperioden blir en rafflande historia när utvisningarna haglar och spelarna hänger långa stunder över klubborna.
Piteå får inleda den andra förlängningsperioden i boxplay. Laget klarar pressen men hemmalaget behåller spelövertaget och Gästerna får en trög inledning på perioden.
Gästerna jobbar sig in i matchen men spelet är hafsigt och den långa matchen börjar ta på bådadera lagen.
Halva perioden in avlossar Ludvig Stenvall ett tungt skott som styrs på väg till målet. Mariestadmålvakten är skymd men pucken går precis utanför.
Isaksson får ett fritt läge framför målet efter att pucken kastats in från blålinjen. Men forwarden blir inte matchhjälte.
Minuter kvar innan pausvila tar Mariestad två utvisningar och ger Piteå chansen att spela fem mot tre i drygt en minut. Spelet fungerar inte, men på en vändning kommer Mäkitalo från kanten, spelar in pucken i mitten och där dyker Victor Edström upp och sätter stopp för matchen.
Målet som ger Piteå matchboll, kom efter nästan 100 minuters spel.
Semifinalserien fortsätter under torsdagen med ny match i Mariestad. Vid eventuell hemmaseger blir det en femte avgörande match i LF arena på söndag.
Matchfakta
Semifinal 3:5
Mariestad – Piteå Hockey 3–4 (0–1, 0–1, 3–1, 0–0, 0–1)
Första perioden: 0–1 Petter Mäkitalo (12:15) Victor Edström.
Andra perioden: 0–2 Oscar Nilsson (25:00) Anton Holmberg, Albin Thyni Johansson.
Tredje perioden: 0–3 Joakim Högberg (44:52) Tommy Wargh, Sebastian Hansson. 1–3 Otto Henell (55:07) Ludwig Wistén, Oscar Tellström. 2–3 Anton Blomberg (56:06) Tobias Aronsson, Johan Frick. 3–3 Ludwig Wistén (56:58) Gustaf Malmkvist, Jesper Broeng.
Övertid: 3–4 Victor Edström (97:48) Oscar Nilsson, Petter Mäkitalo.
Skott: 40–39 (8–7, 9–4, 12–14, 7–7, 4–7)
Utvisningsminuter: 18–12 (4–4, 2–2, 4–2, 4–4, 4–0)