Det var efter en timmes spel som Samuel Eto'o drog ner Diego Costa i straffområdet och domaren valde att blåsa straff.
Atletico var just då i final tack vare bortamål, men det hade räckt med ett enda Chelseamål till för att ta död på den drömmen.
Men Costa fick problem att lägga bollen på straffpunkten, gräsmattan på Stamford Bridge var så pass gropig just där att bollen inte ville ligga kvar. Han fipplade tydligen så pass länge att domaren Nicola Rizzoni fick nog och varnade honom. Ett litet tumult uppstod bland de övriga spelarna, i ett försök att störa Costa, som reagerade med att trycka upp bollen i nättaket, till höger om målvakten Mark Schwarzer.
- Det var en grop och det var lite frustrerande att jag inte lyckades hitta rätt ställe att lägga den på. Men det kändes väldigt skönt att slå in bollen sen med tanke på hela situationen, sade Costa till Viasat Fotboll.
När sedan Arda Turan ökade på till 3—1 knappa 20 minuter från slutet var matchen avgjord.
Chelsea-tränaren Jose Mourinho valde annars en överraskande defensiv uppställning för att vara på hemmaplan. Mourinho mönstrade en slags 4—5—1 med Fernando Torres ensam på topp och hade inte mindre än sex försvarare i startelvan, även om David Luiz och Cesar Azpilicueta höll till på mittfältet. Och det såg ut att vara ett genidrag.
Den före detta Atletico-spelaren Fernando Torres sköt in ledningsmålet efter ett fint förarbete av Willian efter en dryg halvtimmes spel. Torres valde av hänsyn till sin bakgrund inte att jubla, vilket till slut blev talande för hela kvällen. Kvitteringen (Adrian Lopez) kom strax innan halvtidsvilan och i andra halvlek så avgjorde straffincidenten tillställningen.
- Det är naturligtvis en jättedröm vi uppnår med att ta oss vidare till en final. Och det kommer bli en fantastisk final, men först måste vi koncentrera oss på ligan. Det är de matcherna vi får fokusera på först, sade Diego Costa till Viasat.
Chelsea hade en boll i stolpen direkt efter 2—1-målet men den belgiske målvakten Thibaut Courtois — som varit på lån från Chelsea sedan 2011 — gjorde en reflexräddning på returen och räddade till hörna.
Champions League-finalen mellan Real Madrid och Atletico Madrid spelas i Lissabon den 24 maj.