Mesut Özil var tilbake fra skade for tyskerne og ledet an med en kanonscoring etter en halvtimes spill. Med venstreslegga banket han ballen via tverrliggeren og inn fra kanten av 16-meteren.
2-0 kom ved unggutten André Schürrle tre minutter senere, mens Bayern Münchens storscorer Mario Gómez ødela spenningen i kampen like etter pause. Marouane Fellaini scoret Belgias trøstemål like før slutt.
Tapet betyr at Belgia ikke klarte å nå en omspillsplass til EM i Polen og Ukraina neste år. Den plassen knep Tyrkia, som måtte slite lenge for seier hjemme mot Aserbajdsjan.
Burak Yilmaz avgjorde for tyrkerne etter en times spill i Istanbul.
Tyskland var allerede kvalifisert til EM før tirsdagens kamp. De har imponert med 10 strake seirer og sterke 34-7 i målforskjell.
Hellas klare for EM
To sene scoringer reddet Hellas' EM-billett da de slo Georgia 2-1 tirsdag.
David Targamadze sendte Georgia opp i ledelsen på et frispark etter 19 minutter, og grekerne levde farlig.
11 minutter var igjen av ordinær spilletid da innbytter Giorgos Fotakis fikk klemt et langskudd inn til 1-1. Seks minutter senere trygget Angelos Charisteas tabelltopp med sin matchvinnerscoring.
Eduardo og Mario Mandzukic scoret målene i Kroatias 2-0-seier over Latvia, som gir omspill for Kroatia.
Laget klatret opp til 16 poeng, men nådde ikke opp i kampen som beste toer i og med at Sverige slo Nederland 3-2 og endte på 18 poeng.