Bajo un intenso aguacero, el Liverpool estuvo a punto de adelantarse pronto tras dos errores de bulto: primero Víctor Muñoz y después Bradley Barcola golpearon mal el balón.
El intercambio involuntario de pases dejó la pelota franca para el español, que puso a prueba por primera vez a Ederson en el primer palo.
El equipo de Andoni Iraola siguió llevando la iniciativa y Barcola se quedó a centímetros de rematar un excelente centro de Joe Gomez.
Tras superar el susto de un posible penalti en un área, después de que Kostas Tsimikas desafiara a Mason Greenwood, Trey Nyoni adelantó a su equipo con una volea. El balón despistó a Ederson y supuso su primer gol con el primer equipo.
El Fenerbahçe casi respondió de inmediato, pero Irfan Kahveci solo pudo estrellar el balón en el larguero al lanzarse al remate de un centro peligroso.
Sin embargo, el alivio duró poco. Jeremy Jacquet se dio la vuelta en la barrera del Liverpool y desvió la débil falta de Greenwood, dejando sin opciones a un furioso Alisson.
El gol dio paso a unos minutos de presión local y Greenwood obligó al guardameta a realizar una buena parada poco antes del descanso.
Los Reds recuperaron protagonismo en la segunda mitad y Ederson tuvo que bajar rápidamente para evitar que el disparo de Barcola se colara en su portería. Poco después volvió a intervenir para impedir que Virgil van Dijk marcara tras el saque de esquina.
Víctor Muñoz también estuvo cerca con un disparo tras recortar hacia su pierna izquierda, pero se encontró con un buen bloqueo de Milan Skriniar.
Iraola recurrió a su costoso banquillo en busca del gol de la victoria y el movimiento dio resultado enseguida. Cody Gakpo centró para que Alexander Isak cabeceara al fondo de la red en su primer contacto con el balón, anotando su primer gol en la UCL con el Liverpool.
Sin embargo, el renovado equipo del Liverpool cayó en la misma trampa de antes y el Fenerbahçe encontró otra rápida igualada. Gakpo prolongó involuntariamente el saque de esquina local y dejó a Archie Brown con el remate más sencillo en el segundo palo.
Y fue el banquillo del Fenerbahçe el que acabó marcando la diferencia.Vedat Muriqi, ex del Mallorca, se elevó por encima de Jacquet y cabeceó el balón más allá de Alisson.
El entrenador Dirk Kuyt estará encantado con la victoria ante su antiguo club, que pone fin a una racha récord de 10 partidos sin ganar en esta competición.
Mientras tanto, el Liverpool ha prolongado su desastrosa racha en sus visitas a Turquía. Todavía no ha ganado ninguno de sus siete desplazamientos como visitante en la UCL, pese a haber vivido una noche memorable en Estambul hace 21 años.
Jugador del partido Flashscore: Archie Brown (Fenerbahçe)