Efter förlusten mot Ljungskile har Hammarby nu nio poäng upp till allsvensk kvalplats - men bara två poäng ner till division I-kval.
Måndagens match började annars bra för Hammarby, som tog ledningen genom Sinan Ayranci i 47:e minuten. Målet innebar slutet på lagets drygt sex timmar långa måltorka i superettan.
Men Ljungskile vände inför 7 497 åskådare på Söderstadion. Joakim Runnemo gjorde både 1-1 och 2-1 innan Gabriel Altemark-Vanneryr fastställde slutresultatet i 75:e minuten.
Ett hundratal upprörda Hammarbyfans stannade efter matchen kvar utanför arenan för att kräva en förklaring från klubben, rapporterar Expressen och Aftonbladet.
-De är besvikna, det är något man får acceptera. De är ju Sveriges mest engagerade supportrar, säger Hammarbytränaren Roger Franzén till Aftonbladet.
Trots att supportrarna var upprörda ska det inte ha förekommit något bråk.
I måndagens andra superettanmatch vann Gif Sundsvall med 2-0 hemma mot Landskrona. Mittbacken Christian Brink gjorde båda målen för Sundsvall, som är ny tabelltrea.