Det krävdes dock förlängning efter ett mållöst resultat vid full tid, och inte förrän i den 109:e minuten kunde Lee avgöra med sitt mål. Han drog till med en vänstervolley, totalt omarkerad, från bara ett tiotal meters avstånd.
Australien, som tidigare sorterades under Oceaniens fotbollförbund, gjorde sitt blott andra framträdande i Asian Cup. Även för fyra år sedan åkte man ut mot Japan, men den gången redan i kvartsfinal.
Japan har nu fyra totalsegrar – bättre än någon annan nation klarat av hittills.
Australien: Schwarzer; Wilkshire, Ognenovski, Neill, Carney; Valeri, Jedinak; Holman, Cahill, McKay; Kewell
Japan: Kawashima; Uchida, Konno, Yoshida, Nagatomo; Endo, Hasebe; Okazaki, Honda, Fujimoto; Maeda