Därmed fortsätter Sveriges dystra facit mot Kanada i utslagsmatcher i JVM. Sverige har mött de 16-faldiga mästarna vid sju tillfällen i utslagsmatcher och aldrig lyckats vinna.
Sverige får vänta på sitt tredje JVM-guld minst ett år till och försöka ta den första medaljen sedan silvret 2014.
Kanada ställs mot grannen USA i en het final i Bell Centre natten till fredag.
Det blev en fantastisk första period där målchanserna radades upp åt båda håll och där Alexander Nylander svarade för några riktiga läckerbitar, bland annat i framspelningen till Sveriges 2-1-mål.
Som väntat blev det också fysiskt, det smällde i varenda närkamp men svenskarna stod emot bra.
Juniorkronorna fick en drömstart på matchen då lagkaptenen Joel Eriksson Ek sköt 1-0 i numerärt underläge efter 6.05 med ett rappt och hårt handledsskott.
Hemmalaget kvitterade dock genom Mitchell Stephens kort därefter sedan svenskarna blivit passiva runt eget mål.
Men bara 22 sekunder efter kvitteringen tog svenskarna ledningen på nytt genom Carl Grundström sedan han tappat dragningen i sitt friläge vilket ställde hemmamålvakten Connor Ingram.
Kanada har haft ett darrigt målvaktsspel från och till och lagledningen valde att byta ut Ingram mot Carter Hart som gjorde en stormatch.
Med bara 1.11 kvar av första perioden kvitterade Anthony Cirelli på ett vasst direktskott.
Kanada tog över i andra perioden och dominerade bitvis stort. Julien Gauthier tryckte in 3-2 efter 12.02 sedan Felix Sandström inte fått fast pucken vid ena stolpen. På nytt var det slarvigt spel i egen zon som bäddade för målet då svenskarna hade kontroll på pucken men inte fick ut den.
Sandström rånade sedan Tyson Jost på ett mål med en sanslös dubbelräddning där han räddade med benskydd/plock.
Sverige avslutade dock starkt och var bara millimeter från kvittering då Hart var nära att tappa in Jonathan Dahléns kvicka avslutning.
I tredje perioden kom avgörandet. Sverige hade numerärt överläge, men fick en tveksam utvisning på Oliver Kylington för en fasthållning - och Kanada slog till i fyra mot fyra för andra gången.
Lagkaptenen Dylan Strome sköt 4-2 bakom en skymd Sandström efter 7.38.
Svenskarna tog ut målvakten i slutet, men då kunde Gauthier göra 5-2 i tom bur.