Fleury stod för flera avgörande räddningar i matchen, bland annat stoppade han ett direktskott från Alex Ovechkin i den andra perioden. Nollan var Fleurys första under det här slutspelet sedan han tagit förstaspaden efter att Matt Murray blivit skadadunder uppvärmningen till slutspelets första match.
- Han gjorde många bra räddningar och jag tyckte att vi var mer på tå under den andra och tredje perioden. Det var nog en av våra bättre matcher, sa Sidney Crosby.
Dramat i Verizon Center var mållöst genom den första perioden och det första målet föll inte förrän 8.49 i den andra perioden när Jake Guentzel spelade fram Bryan Rust som tryckte in 1-0 från slottet bakom Braden Holtby.
I den tredje ökade Patric Hörnqvist på ledningen till 2-0 med ett backhandavslut som letade sig igenom en Washington-back innan den passerade en till synes skymd Holtby.
I finalen i Eastern Conference väntar Erik Karlssons Ottawa Senators.
För Capitals fortsätter förbannelsen, laget har inte nått konferensfinal sedan 1998.
- Jag vill gratulera Pittsburgh Penguins till avancemanget. De visade styrka och var riktigt bra ikväll, sa Capitals-tränaren Barry Trotz.
