Luleå öppnade piggt och tog ledningen genom Jonas Berglund, som spelades fram av Isac Hedqvist i matchens nionde minut.
HV71 tog över kommandot i den andra perioden och kvitterade genom Jamiro Reber när Luleå gick bort sig i försvaret.
Mathias Bromé hade två frilägen – ett i första och ett i andra – men lyckades inte överlista målvakten Frederik Dichow och det var oavgjort efter 40 minuters spel.
Men när Luleå fick chansen i powerplay i början av den tredje perioden hittade han nätet och gjorde 2–1.
– Det är klart det är frustrerande att jag inte får in pucken på frilägena. Jag vill ju kunna kliva fram i sådana lägen i matchen, men samtidigt fick jag med mig en i powerplay, säger Mathias Bromé.
Bromé har stått för fyra mål och två assist på 13 matcher, men det känns som att målskörden hade kunnat vara det dubbla.
– Ja, jag håller med. Jag har skapat otroligt mycket lägen men inte riktigt fått den där ketchupeffekten. Men jag hade varit mer orolig om jag inte skapat någonting. Nu tycker jag att jag skapar och till slut kommer det komma då det släpper helt, men det är inte bara att göra mål.
Det finns ett sparkapital där.
– Ja. Men hade jag gjort mål på alla chanser så hade jag kanske varit i NHL (skratt), säger Bromé som fått mycket kredd för sitt hårda slit på isen:
– Jag vill vara en spelare som tränarna kan lita på i alla situationer och det känns som att de gör det. Jag får mycket speltid även i boxplay och powerplay. Då vill jag ge något tillbaka. Jag tycker jag har spelat bra, visst, utdelningen hade kunnat vara bättre, men jobbet är där och jag spelar i systemet.
Det såg ut som att Luleå skulle få åka hem med en trepoängare i bagaget, men HV71 kvitterade med 2.40 minuter kvar. Matchen avgjordes på straffar där Brendan Shinnimin klev fram och fixade extrapoängen.
– Det var tufft. Vi var bättre än dem i tredje och jag tycker det är starkt av oss att gå vinnande ur matchen på straffar med tanke på de två tidigare förlusterna.
Matchfakta
HV71-Luleå Hockey 2-3 (efter straffar)
Första perioden: 0-1 (09.00) Jonas Berglund (Isac Hedqvist, Frederic Allard)
Andra perioden: 1-1 (25.09) Jamiro Reber (Isac Brännström, Wilhelm Hallquisth)
Tredje perioden: 1-2 (44:11) Mathias Bromé (Brendan Shinnimin, Erik Gustafsson), 2-2 (57.20) Hugo Fransson (Henrik Borgström, Olle Alsing)
Straffar: 2-3 Brendan Shinnimin