Valencia, en los minutos 12, 25 y 47, y Hugo Rodríguez, en el 55, anotaron para el Pachuca, mientras que Efraín Velarde, en el 16, y José Carlos Van Rankin, en el 33, descontaron para los locales.
Tras un mal desempeño el jueves en el 1-1 del encuentro de ida, Valencia se sacó la marca del zaguero Luis Quintana, dio una media vuelta y con un golpe de zurda envió el balón a la red en el minuto 12.
Pumas respondió cuatro minutos después con un gol de Velarde desde fuera del área, de pierna izquierda al ángulo, pero el ecuatoriano volvió a ganarle a los defensas con base en velocidad y recuperó la ventaja para los visitantes en el 25 tras pase de Hirving Lozano en un contragolpe.
El primer tiempo terminó con intensidad. Pachuca buscó el tercer tanto y, cuando parecía cerca, fueron los Pumas los que rescataron el 2-2 con gol de Van Rankin con un disparo raso desde atrás.
Aunque ya se había desquitado de su baja de partido del jueves, Valencia fue por más y completó la tripleta en el 47 al lanzar la pelota por encima de la barrera en un tiro libre y ponerla en la base del poste para el 2-3.
Hugo Rodríguez amplió la ventaja con un cabezazo en el 55 en un tiro de esquina, a partir de lo cual el equipo se echó atrás en espera de un contragolpe ante un rival sin argumentos, superado en su propio estadio.
En el minuto 89, el guardameta Alejandro Palacios le detuvo un penalti al ecuatoriano Walter Ayoví.
El Pachuca se clasificó así a semifinales, fase en la que enfrentará al Santos Laguna, que eliminó al América.
Toluca, verdugo del 'Xolos' de Tijuana, jugará contra el León, que dejó por fuera al líder Cruz Azul.
- Ficha técnica
2. Pumas UNAM: Alejandro Palacios; José Carlos Van Rankin, Marco Palacios, Luis Fuentes, Efraín Velarde; Luis Quintana (m.56, Diego Lagos), Martín Romagnoli (m.53, Roberto Ramírez), David Cabrera, Javier Cortés; Daniel Ludueña (m.68, Ismael Sosa) y Dante López. Entrenador: José Luis Trejo.
4. Pachuca: Oscar Pérez; Rodolfo Pizarro, Miguel Herrera, Hugo Rodríguez, Daniel Arreola; Jorge Hernández (m.71, Diego De Buen), Walter Ayoví, Dieter Villalpando, Hirving Lozano; John Pajoy (m.26, Jurgen Damn) y Enner Valencia (m.75, Abraham Carreño). Entrenador: Enrique Meza.
Goles: 0-1, m.12: Enner Valencia. 1-1, m.16: Efraín Velarde. 1-2, m.25: Enner Valencia. 2-2, m.33: José Carlos Van Rankin. 2-3, m.47: Enner Valencia. 2-4, m.55: Hugo Rodríguez.
Árbitro: Marco Antonio Rodríguez amonestó a David Cabrera, Roberto Ramírez y Alejandro Palacios, de los Pumas UNAM.
Incidencias: Partido de vuelta de los cuartos de final del torneo Clausura mexicano, llevado a cabo en el estadio Universitario, de Ciudad de México.