Los goles de Boulaye Dia (41), Famara Diedhiou (48) y Bamba Dieng (84) volvieron a enganchar a los africanos al Mundial, mientras que el tanto de Mohamed Muntari (78) se quedó corto para rescatar a su equipo.
Los anfitriones se quedaron matemáticamente fuera de la competición después que Ecuador no pudiera pasar del empate 1-1 con Países Bajos en el otro partido del grupo A.
La eliminación convierte a Catar en la primera selección anfitriona de un Mundial en dejar su competición tras sólo dos encuentros.
Es la primera vez desde 2010 que el anfitrión abandona el Mundial en la fase de grupos, aunque entonces, a diferencia de los cataríes, la selección sudafricana llegó con opciones a la tercera y última jornada de la fase de grupos.
Varios meses de preparación en el más absoluto secreto no le han valido a Catar para lucirse en el Mundial, donde los nervios volvieron a pasar factura ayer al combinado entrenado por el español Félix Sánchez.