Liberato Cacace, Oliver Rathbone och Dominic Hyam såg ut att föra Wrexham till en 3–2-seger under ordinarie speltid.
Men den underhållande matchen på Racecourse Ground hade mer att erbjuda. Inhopparen Callum Hudson-Odoi skickade elegant in kvitteringen i näst sista minuten och fixade förlängning.
Klicka här för att följa oss på GoogleDen gav inget avgörande och straffar väntade. Där blev målvakten Arthur Okonkwo den store hjälten när han stoppade två straffar.
Wrexham har varit en snackis och fått stor uppmärksamhet sedan Hollywoodskådisarna Ryan Reynolds och Rob McElhenney köpte klubben för några år sedan.
Då lirade Wrexham i femtedivisionen, National League. Den här säsongen befinner sig klubben på det sista trappsteget till Premier League.
Om kapaciteten räcker för att utmana om en plats i högsta serien redan i år återstår att se. Riktigt där är klubben inte än – men slagstyrkan är tillräcklig för att slå ut en Premier League-klubb i en enskild cupmatch.
FA-cupens tredje omgång – där klubbarna från högsta serien kliver in – bjuder på ett flertal matcher under helgen.
