Hemmalaget gjorde två mål på tilläggstid i andra halvlek i Podgorica och vann med 2–0 – samma siffror som Kosovo besegrade det svenska A-landslaget med i Pristina på måndagskvällen.
Montenegros Viktor Dukanovic gjorde 1–0 i 95:e matchminuten, därefter åkte Sveriges inbytte anfallare Jeremy Agbonifo på ett rött kort innan Danilo Vukanic satte 2–0 i 100:e minuten.
Förlusten var den första i EM-kvalet för U21-landslaget efter 3–0-segern hemma mot Armenien i förra veckan.