Après deux buts d'Okazaki (17, 34) pour Leicester, les "Blues", dominateurs, ont répondu par Cahill (45+2) puis Azpilicueta (49) pour pousser le match en prolongation.
Le deuxième carton jaune de Wasilewski juste avant la fin du temps réglementaire (89) a coûté cher aux "Foxes". Les Londoniens ont en effet assuré la victoire dès le début de la prolongation grâce à deux buts en deux minutes de Fabregas, d'une frappe du droit offerte sur un plateau par une talonnade de Hazard (92) puis un tir du gauche sur un corner (94).
Arsenal a assuré (4-0) à Nottingham Forest (D2) dans un duel entre deux entraîneurs français, Arsène Wenger pour les "Gunners" et Philippe Montanier pour les "Reds". L'attaquant espagnol Lucas Perez, arrivé juste avant la clôture du mercato, a inscrit ses deux premiers buts pour les Londoniens.
De son côté, Liverpool n'a pas tremblé à Derby (D2) en s'imposant 3-0.
Deux surprises lors de la soirée: les éliminations à domicile d'Everton, actuel 2e de Premier League, et Bournemouth par des clubs de Championship.
Les "Toffees", qui se sont inclinés (2-0) contre Norwich (D2), enregistrent leur première défaite de la saison, face au 2e de Championship.
Les "Cherries" ont été battus en prolongations par Preston North End (3-2), après un triplé de l'attaquant international danois Simon Makienok.
L'actuel leader de Premier League, Manchester City, se rend à Swansea mercredi, tandis que son voisin Manchester United, en pleine tourmente après trois défaites consécutives, se déplacera chez le modeste Northampton (D3).
Bournemouth - (+) Preston (D2) 2-3 a.p.
Brighton (D2) - (+) Reading (D2) 1-2
Derby (D2) - (+) Liverpool 0-3
Everton - (+) Norwich (D2) 0-2
Nottingham Forest (D2) - (+) Arsenal 0-4
(+) Leeds (D2) - Blackburn (D2) 1-0
Leicester - (+) Chelsea 2-4 a.p.
(+) Newcastle (D2) - Wolverhampton (D2) 2-0
Mercredi (heures françaises)
(20h45) Fulham (D2) - Bristol City (D2)
Northampton (D3) - Manchester United
Queens Park Rangers (D2) - Sunderland
Southampton - Crystal Palace
Stoke - Hull
Swansea - Manchester City
West Ham - Accrington Stanley (D4)
(21h00) Tottenham - Gillingham (D3)