Keith Andrews‘ Brentford spielte 1-1 mit Aston Villa, bevor sie in West-London 4-2 im Elfmeterschießen gewannen, während Palace zu einem 1-1 Unentschieden gegen den Zweitligisten Millwall gehalten wurden, bevor sie ihren 4-2 Sieg im Elfmeterschießen feierten.
Harvey Elliott, der am letzten Tag der Transferperiode von Liverpool ausgeliehen wurde, erzielte Villas erstes Saisontor bei seinem vollen Debüt dank eines Fehlers des Bees-Torwarts Hakon Valdimarsson.
Aber nachdem Aaron Hickey einen spektakulären Ausgleichstreffer für Brentford erzielt hatte, machte Valdimarsson Wiedergutmachung, indem er gegen John McGinn und Matty Cash im Elfmeterschießen hielt.
Mikkel Damsgaard verwandelte den entscheidenden Elfmeter, als Brentford vorrückte und die Probleme für Villa-Coach Unai Emery weiter verschärften, dessen Mannschaft in ihren ersten vier Premier-League-Spielen torlos blieb.
Im Selhurst Park überlebten die FA-Cup-Sieger Palace eine Schrecksekunde, nachdem Camiel Neghli und Josh Coburn verpassten, Millwall in Führung zu bringen.
Palace-Verteidiger Chris Richards erzielte in der 72. Minute mit einem Schuss aus nächster Nähe, als Millwall nicht in der Lage war, eine Ecke zu klären.
Die Lions glichen durch Ryan Leonards Kopfball in der Nachspielzeit aus, bevor Palace-Stürmer Jean-Philippe Mateta eine verpasste Chance der Saison produzierte, als er auf unerklärliche Weise aus sechs Metern knapp vorbeischoss.
Das Süd-London-Derby drehte sich im Elfmeterschießen zugunsten von Palace, als der Debütant im Tor, Walter Benitez, die Elfmeter von Tristan Crama und Aidomo Emakhu hielt.
Die Viertligisten Grimsby erreichten zum ersten Mal seit 24 Jahren die vierte Runde des Ligapokals mit einem 1:0-Sieg gegen die in der Meisterschaft kämpfenden Sheffield Wednesday.
Jaze Kabia erzielte in der 49. Minute den Siegtreffer aus einem Eckball, als Grimsby ihre Serie im Wettbewerb nach einem beeindruckenden Elfmeterschießen-Sieg gegen Manchester United in der vorherigen Runde fortsetzten.
Die Mariners, die nach nur einer Niederlage in ihren ersten acht Spielen in der League Two oben mitschwimmen, fügten Wednesday mit einer souveränen Leistung eine weitere Niederlage zu.
Die Wednesday-Fans waren in ihrem eigenen Stadion in der Unterzahl, da sie weiterhin bestimmte Spiele boykottieren, um gegen den Vereinseigentümer Dejphon Chansiri zu protestieren, und über 6.000 reisende Grimsby-Fans genossen das Rampenlicht.
