Pierre-Emerick Aubameyang abrió la cuenta a los 25 minutos, Florian Klein empató de penal a los 32, e Ilkay Gundogan devolvió la delantera a Dortmund siete minutos después, con un pase de Shinji Kagawa.
Marco Reus hizo el tercero a los 89, y Stuttgart descontó con un tanto de Georg Niedermeier en tiempo de reposición.
Dortmund trepó al décimo puesto en la tabla de posiciones, antes de disputarse el resto de los partidos de la fecha.
Ficha del partido:
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