Ivan Rakitic sgoriodd y gyntaf gydag eiliadau'n unig yn weddill o'r hanner cyntaf drwy grymanu'r bêl i gornel uchaf y rhwyd o 25 llath.
Ac ar ôl parhau i reoli meddiant wedi'r toriad, dyblwyd y fantais wrth i Drago Gabric rwydo yn dilyn pas hyfryd Luka Modrić.
Dangosodd Cymru digon o galon ac ymroddiad, yn enwedig cyn y toriad, ond doedd gan tîm John Toshack fawr o fygythiad i boeni'r tîm cartref.
Mewn gwirionedd, roedd Croatia, sydd yn nawfed ar restr detholion y byd Fifa, ben ac ysgwyddau'n well o ran techneg a'u symud oddi ar y bêl.
Gyda 15 chwaraewr yn absennol am amryw o resymau, dibrofiad iawn oedd canol cae Cymru wrth i Andy Dorman o St Mirren ennill ei gap cyntaf wrth ochr Brian Stock on Doncaster, oedd yn ennill ei ail gap.
Enillodd Mark Bradley o Walsall, Neil Taylor o Wrecsam, Robson Hal Robson-Kanu o Reading a Christian Ribeiro eu capiau cyntaf hefyd wrth ddod ymlaen yn yr ail hanner.
Roedd Craig Bellamy yn colli ei bumed gêm gyfeillgar yn olynol, gan roi cyfle i Robert Earnshaw a Simon Church i gyfuno yn y llinell flaen.
A llwyddodd Church i roi'r bêl yn rhwyd Croatia wedi 24 munud ond difethwyd ei ddathliadau wrth weld bod y llumanwr wedi ei ddal yn camsefyll o hanner llath.
Cyn hynny, fe wastraffodd ymosodwr Reading gyfle gwych i greu gôl i Earnshaw wrth i Gymru wrthymosod.
Roedd Earnshaw yn rhydd yng nghanol y cwrt cosbi ond methodd Church ag anelu ei groesiad heibio'r amddiffynnwr olaf.
Ond amddiffyn a cheisio cau bylchau oedd patrwm y gêm i Gymru wrth i Croatia fwynhau cyfnodau hir o feddiant.
Llwyddodd yr ymwelwyr i gadw siâp rhan fwyaf o'r amser, ac yr unig foment o banig yn yr hanner agoriadol oedd pan lwyddodd Nikica Jelavić i redeg tu ôl i'r amddiffyn ac i mewn i'r cwrt cosbi.
Rhuthrodd Wayne Hennessey oddi ar ei linell i gau'r bwlch ac roedd y golwr yn falch i weld ergyd Jelavić yn mynd heibio'r postyn ac i mewn i ochr y rhwyd.
Ond yna fel yr oedd Toshack yn paratoi ei eiriau ar gyfer y toriad, sgoriodd Rakitic gyda ergyd hyfryd o 25 llath.
Fe greodd le i'w hun tu allan y cwrt cosbi wrth gyfnewid pas gyda Mario Mandžukić, ac efallai bod Hennessey wedi cael ei ddal ychydig y rhy bell oddi ar ei linell wrth i'r bêl hedfan dros ei law ac i'r gornel uchaf.
Modrić o Spurs oedd y dewin yng nghanol cae Croatia, ond fe ergydiodd yn wastraffus dros y bar yn syth o flaen y gôl yn fuan yn yr ail hanner ar ôl i amddiffyn Cymru gael ei rwygo gan symudiad hyfryd.
Roedd ergyd yr eilydd Mate Bilić yn fwy cywir wedi 70 munud ond fe arbedodd Boaz Myhill, daeth i'r cae ar gyfer yr ail hanner, yn ddigon cyfforddus yn y gôl.
Roedd 78 munud ar y cloc tan bu rhaid i Stipe Pletikosa wneud arbed rhwng y pyst i'r tîm cartref pan lwyddodd yr eilydd Sam Vokes i gael ei ben i gic gornel.
Tri munud yn ddiweddarach, dyblwyd y fantais wrth i bas hyfryd Modrić hollti amddiffyn Cymru syth lawr canol y cae a gorffennodd Gabric yn gelfydd gyda'i droed chwith.
Honno oedd gôl rhif 999 i Gymru ei ildio mewn gemau rhyngwladol wrth i Groatia ddathlu ei 100fed buddugoliaeth.
Doedd gan Gymru ddim i'w gynnig wedi hynny, a daeth y gêm i ben mewn modd gyfarwydd o fflat i'r rheolwr a'r cefnogwyr.
Croatia: Pletikosa, Strinic, Simunic, Lovren, Srna (Vida 75), Rakitic (Pokrivac 76), Vukojevic (Dujmovic 65), Mandzukic (Badelj 90), Jelavic (Bilic 46), Petric (Gabric 46), Modric.
Eilyddion heb eu defnyddio: Subasic, Schildenfeld, Cale, Vucko.
Cerdyn melyn: Lovren.
Goliau: Rakitic 45, Gabric 81.
Cymru: Hennessey (Myhill 46), Ricketts, Williams, Nyatanga, Gunter (Ribeiro 81), Edwards, Morgan, Stock (Bradley 57), Dorman (Taylor 62), Church (Vokes 71),
Earnshaw (Robson-Kanu 72).
Cerdyn melyn: Earnshaw.
Torf: 12,000
Dyfarnwr: Slavko Vincic (Slovenia).
