Barcelona var suveræne før pausen mod Tottenham, men til sidst måtte Lionel Messi alligevel træde i karakter.
Tottenham har fået den værst tænkelige start på gruppespillet i Champions League.
Tirsdag aften tabte London-holdet på eget græs med 2-4 til FC Barcelona, og dermed har englænderne endnu deres første point til gode efter to spillerunder i Europa.
Uden de skadede Christian Eriksen og Dele Alli i startopstillingen lignede Tottenham et let bytte for Barcelona, der ellers var kommet til Wembley uden sejr i de seneste tre spanske ligakampe.
Fra første fløjt var forskellen på de to hold markant, men efter pausen lykkedes det Tottenham at skabe så meget kaos i kampen, at det var tæt på at give værterne uafgjort.
Barcelona var overlegne i det meste af kampen, og efter to minutter flænsede Lionel Messi hjemmeholdets forsvar med en aflevering til Jordi Alba på venstrekanten.
Tottenham-keeper Hugo Lloris stormede ud af målet, og så kunne Alba enkelt spille bolden hen til Philippe Coutinho, der fra kanten af straffesparksfeltet bankede bolden ind i det tomme mål til 1-0.
Efter en halv time var Coutinho tæt på at score igen, men i stedet lykkedes det ham fra baglinjen at få sendt bolden bagud til Ivan Rakitic, der fik et fremragende træf og via stolpe øgede til 2-0.
I begyndelsen af anden halvleg førte Messi i to situationer selv bolden frem ad banen og afsluttede fladt på stolpen.
3-0-føringen lå og lurede, men i stedet fik Tottenham-profilen Harry Kane givet værterne en livline med en 1-2-reducering syv minutter efter pausen.
Et kontraangreb endte hos Kane, der med et skarp træk fik snøret Barcelonas Nelson Semedo, inden angriberen resolut bankede bolden i mål.
Glæden varede i første omgang kort, for Lionel Messi var i et storslået spilhumør, og fire minutter senere iscenesatte han et Barcelona-angreb og bragte gæsterne på 3-1.
Selv om Tottenham til tider blev udspillet, så fik Erik Lamela på ny reduceret hjemmeholdet med et drøn af et skud i målhjørnet til 2-3.
Med 25 minutter tilbage var der nu så tilpas meget kaos i opgøret, at Tottenham kunne begynde at håbe på point.
Lucas Moura fik en stor mulighed for Tottenham fem minutter før tid, men Barcelonas Clement Lenglet fik kastet sig ned i skuddet og blokeret til hjørnespark.
I sidste minut blev et boldtab straffet hårdt af Barcelona, og Lionel Messi kunne alene med Tottenham-keeper Lloris sikkert sikre gæsterne sejren.
Barcelona topper gruppe B med seks point. Det samme har Inter på andenpladsen efter en 2-1-sejr ude over PSV Eindhoven. PSV og Tottenham har nul point.