Australien tog ledningen genom Emily van Egmond på tilläggstid i den första halvleken, men innan den första halvleken var över var det kvitterat.
Uchenna Kanu kvitterade precis innan halvtidsvilan och i den andra halvleken kom Nigeria ut som det starkaste laget. Ett par lyckominuter i den andra halvleken lade grunden till Nigerias vändning. Barcelonas Asisat Oshoala satte dit 3-1 efter en blunder av Arnold i Australien-målet och Alanna Kennedy i försvaret.
Australiens reducering i den 100:e minuten från Alanna Kennedy kom för sent och nu är värdnationen, Australien illa ute i VM. Inför sista gruppspelsomgången ligger Australien trea i gruppen.
Australien möter Kanada och vinst krävs för avancemang.
Startelvor:
Australien: Arnold - Carpenter, Hunt, Kennedy, Catley - Raso, Gorry, Cooney-Croos, Vine - Foord, Van Egmond.
Nigeria: Nnadozie - Alozie, Ohale, Demehin, Plumptre - Ucheibe, Ayinde - Ajibade, Odeyupe Payne, Kanu - Onumonu.