Ismaila Sarr traf zweimal in der ersten Halbzeit und Yeremy Pino schnappte sich das dritte Tor, um die Mannschaft von Arne Slot zu einer sechsten Niederlage in ihren letzten sieben Spielen in allen Wettbewerben zu verurteilen.
Slot stellte eine geschwächte Mannschaft auf, da er die wichtigen Spiele von Liverpool gegen Aston Villa, Real Madrid und Manchester City in den nächsten zwei Wochen priorisierte.
Aber es war dennoch ein weiteres peinliches Ergebnis für Liverpool, das direkt nach der 3:2-Niederlage bei Brentford am Samstag kam und ihre stockende Verteidigung des Premier League-Titels weiter beschädigte.
Die Reds haben ihre letzten vier Ligaspiele verloren und liegen sieben Punkte hinter Tabellenführer Arsenal zurück.
Von Kritik an ihren Defensivschwächen und der schwachen Form der Blockbuster-Sommerneuzugänge Alexander Isak und Florian Wirtz bedrängt, war Liverpools Absturz beeindruckend.
Isak, Wirtz, Mohamed Salah und Virgil van Dijk fehlten alle, als Slot 10 Änderungen vornahm und die Teenager Kieran Morrison, Rio Ngumoha und Trey Nyoni aufstellte.
Es war ein Glücksspiel, das nie zu funktionieren schien, und die FA-Cup-Gewinner Palace haben Liverpool nun innerhalb von nur 80 Tagen drei Mal geschlagen.
Sie besiegten die Reds im Elfmeterschießen im Community Shield und mit 2:1 in der Premier League.
Slot wechselte zu einem 3er-Abwehrsystem in einem Versuch, Liverpool zu revitalisieren, aber der Schachzug ging schief, als Joes Gomezs Fehler es Sarr ermöglichte, in der 41. Minute aus 12 Metern zu treffen.
Der senegalesische Flügel Sarr erhöhte Palasts Führung kurz vor der Halbzeitpause und netzte nach einem Pass von Pino vor dem geschockten Kop ein.
Der Liverpooler Ersatzspieler Amara Nallo wurde in der 79. Minute wegen eines taktischen Fouls an Justin Devenny des Feldes verwiesen und Pino verwandelte das dritte Tor für Palace in der 88. Minute.
Der Titelverteidiger Newcastle bleibt auf Kurs, den Pokal zu behalten, nachdem sie Tottenham mit 2:0 im St. James‘ Park besiegt haben.
Fabian Schar köpfte Newcastles Führungstor nach einem Eckball von Sandro Tonali in der 24. Minute, und Nick Woltemade nickte das zweite Tor nach einem Flankenball von Jacob Ramsey in der 50. Minute ein.
Die Magpies holten ihren ersten großen nationalen Titel seit 1955, als sie in der letzten Saison Liverpool im Liga-Pokalfinale im Wembley-Stadion besiegten.
Manchester City kam von hinten, um 3-1 in der zweiten Liga gegen Swansea zu gewinnen.
City, mit 10 Änderungen im Vergleich zur 1-0-Niederlage bei Aston Villa letzte Woche, lag nach Goncalo Francos Tor in der 12. Minute zurück.
Aber Jeremys Doku abgefälschter Schuss brachte City in der 39. Minute wieder auf Augenhöhe und Omar Marmoush erzielte in der 77. Minute ein Tor, bevor Rayan Cherki in der Nachspielzeit die Aufholjagd abschloss.
Arsenal, die den Ligapokal seit 1993 nicht mehr gewonnen haben, besiegten Brighton 2-0 im Emirates Stadium und feierten somit den achten Sieg in Folge in allen Wettbewerben.
Ethan Nwaneri schoss in der 57. Minute in die untere Ecke, und Bukayo Saka traf aus der Nähe mit 14 Minuten Restspielzeit.
Mit nur 15 Jahren und 302 Tagen wurde Max Dowman der jüngste Starter von Arsenal, als Mikel Arteta 10 Änderungen gegenüber dem 1:0-Sieg gegen Crystal Palace am Sonntag vornahm.
Die Ersatzspieler von Chelsea gewannen mit 4:3 gegen die kämpfenden Wölfe.
Andrey Santos brachte Chelsea in der fünften Minute in Führung, Tyrique George verdoppelte ihren Vorsprung zehn Minuten später, und Estevao Willian erzielte das dritte Tor in der 41. Minute.
Toluwalase Arokodare verkürzte den Rückstand drei Minuten nach der Halbzeit, und David Wolfe traf in der 73. Minute.
Der Chelsea-Stürmer Liam Delap wurde in der 86. Minute des Feldes verwiesen, bevor Jamie Gittens das vierte Tor für die Gäste erzielte, wobei Wolfs zweites Tor zu spät kam, um die Gastgeber zu retten.
