Matchhjälte blev målvakten Gianluigi Buffon, 35, som räddade tre av Uruguays fem straffar.
I matchen tog Italien ledningen genom Davide Astori, som debuterade i fotbollsturneringen. Det tog honom bara 24 minuter att göra det första målet.
I andra halvlek, matchens 58:e minut, kvitterade Edison Cavani med en bredsida.
När Italien återtog ledningen i 74:e minuten var det genom ett riktigt klassmål. Alessandro Diamanti gjorde sitt första landslagsmål när han skruvade in en frispark.
Edinson Cavani blev tvåmålsskytt fyra minuter senare, med en frispark också. Vid 2–2 efter full tid gick matchen till en mållös förlängning.
Italien var skadedrabbat innan matchen och i andra förlängningskvarten blev spelaren Riccardo Montolivo utvisad, enligt TT.