Spanien vann matchen om tredjepris med 23-24 (11-11). Därmed avslutade Sverige VM med tre raka förluster och succéturneringen fick ett bittert slut.
Hemmanationen rasade ihop efter paus och såg medaljen glida dem ur händerna.
Ledningen med 13-12 blev till 16-19 på tio minuter - ett övertag som Spanien aldrig släppte.
Även om slutet blev dramatiskt.
Jonas Larholm reducerade till 23-24 med 40 sekunder kvar - men det räckte inte. Spanjorerna jublade, medan publiken buade åt det passiva spanska spelet i sista anfallet.
Kanske tog det tuffa spelschemat med tio matcher på 19 dagar till slut ut sin rätt. Varken Sveriges eller Spaniens anfallsspel fungerade. Det var många tappade bollar och svaga avslut.
Målvaktsspelet från Johan Sjöstrand och Capar Sterbik höll dock världsklass och bidrog till att hålla nere siffrorna. Särskilt Sjöstrand, som hade en tung semifinal mot Frankrike, imponerade med 13 räddningar före paus.
Ciudad Reals Jonas Källman gjorde sex mål på sin klubbkamrat Sterbik, innan han tvingades halta av planen efter en ful knätackling.
Svenske spelmotorn Dalobor Doder, som tidigare på söndagen blev uttagen i VM:s All star team, vred sig i smärtor efter en höftskada, men kom tillbaka i andra halvlek.