Edin Dzeko var nære ved å hindre den tidlige VM-exiten da han fikk avslutte fra 6-7 meter på overtid.
Men dessverre, sett med bosniske øyne, gikk ballen via Nigeria-keeper Vincent Enyeama i stolpen og ut.
Bosnia-Hercegovina forsøkte febrilsk å komme til avslutningen i de siste overtidsminuttene, men måtte innse at VM-drømmen var knust da dommerne blåste i fløyta.
– Dette var veldig synd. Det var en overkommelig gruppe, men vi måtte betale for manglende erfaring. Jeg håper gutta kommer med neste gang også, men for meg er det for sent, sa 32-årige Zvjezdan Misimovic etter kampen, ifølge NTB.
Vi ser frem mot kvelden der Portugal og Belgia skal i aksjon.
Bosnia-Hercegovina står med null poeng etter to kamper i gruppe F og er ute VM. De kan kun oppnå tre mulige poeng, mens Nigeria allerede har karret til seg fire etter uavgjort mot Iran pluss de tre i lørdagens seier over Edin Dzeko og co.
Argentina er allerede videre fra gruppen, mens Nigeria og Iran må krige om den siste sluttspillsplassen i siste gruppespillskamp.
Etter 20 minutter ble Bosnia-Hercegovina feilaktig fratatt 1-0-ledelse. Den skulle vise seg å bli avgjørende. Manchester City-spissen Edin Dzeko ble tredd gjennom alene med keeper, satte ballen iskaldt over keeper og i mål, men dommeren annullerte scoringen for offside.
TV-reprisen viste at Dzeko ikke var i offside da pasningen ble slått.
– Det er ikke første gang en dommer har tatt en dårlig avgjørelse i dette VM, og det blir ikke siste, sa Bosnias landslagssjef Safet Susic, som tok tapet med fatning.
– Vi tapte for et godt lag. Nigeria spilte bedre enn mot Iran.
Dzeko ble spilt gjennom på ny få minutter senere. Den gang holdt linjemannen flagget nede, men City-spissens skudd ble slått over mål av Nigeria-keeperen.
Etter 28 minutter ble vondt til verre for Bosnia-Hercegovina da Nigeria-spiss Emmanuel Emenike mottok ballen høyt oppe på høyresiden. Han passerte Emir Spahic, Spahic gikk i bakken og ropte på frispark, men Nigeria-spissen fikk fortsette å fosse ned mot dødlinjen av dommeren.
Emenike slo ballen 45 grader ut i feltet til Peter Odemwingie som avsluttet på direkten, mellom beina på lagkamerat i Stoke, keeper Asmir Begovic, og i mål.
– Vi var klar over at Nigeria var uten seier i VM-sluttspill på 16 år. Denne seieren gir oss selvtillit. Går vi videre så kan alt skje, sa matchvinner Odemwingie.
Bosnia la om formasjonen til to spisser og byttet inn tre spillere i andre omgang, men til liten nytte. Det nærmeste de kom var stolpeskuddet på overtid i en ellers sjansefattig match, der Bosnia-Hercegovina ikke kom til så mange muligheter da de jaget den viktige utligningen.
Dermed er Nigeria og Mexico de eneste lagene som ikke har sluppet inn mål i VM til nå.
Bosnia-Hercegovina møter Iran i siste gruppespillskamp, mens Nigeria skal måle krefter mot allerede sluttspillsklare Argentina.
Disse lagene er klare for åttedelsfinale i fotball-VM: Nederland, Chile, Colombia, Costa Rica, Argentina.
Og disse lagene er uten sjanse til å gå videre: Australia, England, Kamerun, Spania, Bosnia-Hercegovina.
Under kampen protesterte for øvrig nigeriansk presse mot islamistgruppen Boko Haram, melder NTB.
Nigerianerne var iført T-skjorter med slagordet «Verden står sammen mot Boko Haram» og flaggene til Nigeria og Bosnia-Hercegovina.
Eneka Odikpo, som er kommentator for Radio Nigeria, sa at han har distribuert 250 slike trøyer blant de nigerianske mediefolkene. Noen tilhengere og ledere brukte dem også.
– Vi føler at dette er en god måte å vise verden hva nigerianere gjør for å fjerne denne trusselen fra samfunnet vårt, sa Odikpo til Reuters.
Boko Haram, som betyr «vestlig utdannelse er en synd», har stått bak en rekke voldelige aksjoner. Mest kjent er bortføringen av minst 200 skolejenter i april.
Tidligere i uken døde minst 14 mennesker i en bombeeksplosjon rettet mot et sted der mennesker var samlet for å se VM-fotball.