Les Wolves ont ouvert la marque grâce à un coup de tête du Gabonais Mario Lemina, à la réception d'un corner tiré côté droit par Pablo Sarabia (51e).
Matt Doherty, d'un plat du pied dans la surface, a cru assommer définitivement Chelsea dans le temps additionnel (90e+3), mais le Français Christopher Nkunku a relancé le suspense pour les 11 minutes de temps additionnel, en réduisant le score de la tête sur un centre de Raheem Sterling (90e+6).
En première période, Chelsea s'était procuré une énorme occasion de but mais Sterling, mal inspiré, avait alors buté sur le gardien portugais Jose Sa (33e).
A la suite de cette 8e défaite de la saison en championnat, Chelsea reste 10e avec 22 points, à déjà 18 longueurs du leader Arsenal et 17 du podium, occupé par Liverpool (2e) et Aston Villa (3e). Wolverhampton, en revanche, grimpe à la 11e place, à égalité de points avec les Blues et Bournemouth (12e), 10 points devant le premier relégable, Luton.
ats/ace
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