Holland behövde vinna för att fortfarande ha en chans att vinna gruppen och det var också de som startade bäst i matchen och skapade matchens första farliga målchans.
En genomskärare hittade fram till Memphis Depay som sprang ifrån Lucas Digne. Depay hittade sedan tillbaka till Giorgionio Wijnaldum som gick på avslut vid straffpunkten, men Hugo Lloris var med och räddade.
Fransmännen hade sedan två målchanser, först när Antoine Greizmann smög in i straffområdet och ohotat kunde nicka på Lucas Dignes inlägg. Sedan fick Blaise Matuidi en chans efter en hörna, men Cillessen kunde styra upp mittfältarens skott i ribban och sedan kunde holländarna rensa undan.
Holland fortsatte att spela bra och gjorde matchens första mål efter lite mer än en halvtimme. Raphael Varane och Steven Nzonzi, som startade för skadade Paul Pogba, gick både på samma boll och gav Ryan Babel öppet läge i straffområdet. Babels skott räddade Lloris, men fransmannen hade inte en chans att ta Wijnaldums distinkta retur.
Holland fortsatte övertyga efter paus och högerbacken Dumfries fick en dubbelchans. Högerbacken nådde först högst på Daley Blinds inlägg och kunde sedan ta sin egen retur som Lloris täckte ut till hörna.
I slutet var det enda som stod emellan ytterligare holländska mål en storspelande Hugo Lloris i det franska målet. Lagkaptenen fick göra flera ytterligare fina räddningar, bland annat på en hård frispark precis utanför straffområdet från Memphis Depay.
Holland fick chansen att göra 2-0 på tilläggstid när Sissoko fällde De Jong i straffområdet. Memphis Depay klev fram och chippade läckert in det definitiva avgörandet.
Matchen var nästan slut och jag såg att målvakten hade räddat mycket. Han var snabb ner till hörnen så jag tänkte: "Jag ska chippa". Den gick in, det var bra. Det var en snyggt mål, säger målskytten enligt uefas hemsida.
Segern gör att Holland kan vinna gruppen vid ett oavgjort resultat mot Tyskland på måndag. Det är dessutom en match som inte spelar någon roll för Tyskland, då landet blivit degraderade från division A i och med Hollands vinst.
- Det är otroligt hur bra vi spelade i kväll, hur vi dominerade mot världsmästaren. Det var svårt i början, de pressade inte och bytte spelsystem. Det var den bästa och den största komplimangen för det holländska landslaget, säger Hollands tränare Ronald Koeman efter matchen enligt Uefas hemsida.
Startelvor:
Holland: Cillessen - Dumfries, De Ligt, Van Dijk, Blind - De Roon, De Jong, Wijnaldum - Bergwijn, Depay, Babel
Frankrike: Lloirs - Pavard, Varane, Kimpembe, Digne - Kanté, Nzonzi - Mbappé, Greizmann, Matuidi - Giroud