Los suplentes Harry Wilson y Rodrigo Muñiz sorprendieron a los Blues y aseguraron la primera victoria a domicilio del Fulham en casa de su rival del oeste de Londres desde 1979.
La derrota deja al Chelsea segundo a cuatro puntos del líder, el Liverpool, que tiene dos partidos menos que su inmediato perseguidor, empezando por la visita del Leicester el jueves.
La victoria aúpa al Fulham a la octava plaza, empatado a puntos con el campeón, el Manchester City, y a un solo punto del quinto, el Newcastle, que aspira a Europa la próxima temporada.
"Es un privilegio dar esta alegría a nuestros aficionados", declaró el entrenador del Fulham, Marco Silva.
"En la segunda parte la reacción fue máxima. No es casualidad que seamos el equipo de la Premier League que más goles ha conseguido con jugadores salidos del banquillo".
Si dependiese de Palmer...
El técnico del Chelsea, Enzo Maresca, ha insistido en las últimas semanas en que su joven equipo aún no está hecho para luchar por el título, a pesar de su buen momento de forma.
Y los locales le dieron la razón a su técnico, al no poder aprovechar el comienzo de ensueño que les brindó la clase de Cole Palmer.
No parecía haber mucho que hacer cuando Levi Colwill puso el balón en los pies de Palmer a unos 40 metros.
Pero la estrella inglesa se animó, se zafó de Andreas Pereira y superó a Sasa Lukic al borde del área.
Palmer se encargó entonces de rematar, pasando el balón tranquilamente por entre las piernas del defensa Issa Diop y colándolo por la escuadra de la portería de Bernd Leno.
Fue el 26º gol de Palmer en la liga en 2024, superando el récord del Chelsea de goles marcados en la Premier League en un año natural, establecido por Jimmy Floyd Hasselbaink en 2001.
"Íbamos ganando durante la mayor parte del partido, pero perder al final es difícil", dijo Palmer.
"En la segunda parte perdimos un poco el control. Son un buen equipo de transición y les gusta correr directo, nos vimos atrapados en su juego y pagamos el precio".
Palmer estuvo a punto de marcar un segundo gol instantes después de inaugurar el marcador, con un remate al borde del área seguido de un disparo raso que detuvo Leno.
El guardameta alemán del Fulham también realizó paradas importantes para evitar que Marc Cucurella y Enzo Fernández aumentasen la ventaja del Chelsea a ambos lados del descanso.
Los hombres de Silva se han llevado los puntos de Liverpool, Arsenal y Chelsea este mes, y los cambios del portugués decantaron la balanza a favor de los visitantes.