Med 2–2 efter 90 minuter plus tillägg i den förlängningslösa ligacupens fjärde omgång ställde lagen upp på mittlinjen med armarna om varandra.
Efter sex raka straffmål stegade Mateo Kovacic upp.
Då räddade Jason Steele – och gav Yasin Ayari chansen att sätta Brighton i förarsätet.
Men då stod Man City-målvakten Geronimo Rulli i vägen för svenskens straff.
Ett hemmamål och ytterligare en bortamiss senare var straffsegern Man Citys med 4–3.
Mål av Blåvittprofilen
Dessförinnan öppnades målskyttet av en allsvensk bekanting.
Den tidigare IFK Göteborgsspelaren Malick Yalcouye stötte från nära håll in gästernas ledningsmål via målvakten.
Därefter turades lagen om vad gäller målskytte.
Den senare straffmissande Mateo Kovacic kvitterade, Georginio Rutter återgav Brighton ledningen innan Vitor Reis tog matchen till straffar med sitt 2–2-mål.
Segern innebär att Manchester City avancerar till kvartsfinal i ligacupen.