Jason Dodd ga Southampton ledelsen hjemme på St. Mary's etter 34 minutter. Dodd slo et hjørnespark som gikk i tverrliggeren, så i Portsmouth-forsvarer Sebastian Schemmel og inn i mål.
Derbyet på sørkysten var den første seriekampen mellom de to klubbene siden 1988, og 67 minutter ut i kampen kunne Southampton juble igjen da Marians Pahars scoret sitt første mål på 15 måneder.
På overtid headet storscoreren James Beattie inn 3-0, og Southampton er dermed med i kampen om spill i mesterligaen neste sesong.
Portsmouth sliter i bunnen, og har ikke vunnet på de siste fem kampene.
Claus Lundekvam spilte hele kampen for Southampton og var nær sin første scoring i engelsk eliteserie da han nikket over på kampens første sjanse.