Chelsea-manager Jose Mourinho måtte se laget tåle sesongens første tap. (Foto: Reuters/Scanpix)
Stephan Andersen reddet Robert Huths straffespark, og mer skulle ikke til ettersom alle Charltons fem straffeskyttere sendte ballen i mål bak Carlo Cudicini, som vikarierte for Petr Cech i Chelsea-målet.
I selve kampen utlignet Darren Bent ledermålet John Terry satte inn noen minutter tidligere, i slutten av første omgang.
Flere scoringer ble det ikke før straffedramaet som avsluttet kvelden.
Myhre ikke på benken
Darren Bent, Jay Bothroyd, Matt Holland, Hermann Hreidarsson og Bryan Hughes scoret i tur og orden for Charlton, som dermed ødela Chelseas første tittelsjanse denne sesongen.
Chelsea var ustoppelig i serien de første månedene av sesongen og har ni poengs forsprang på serietoer Charlton, men den siste uken har det stokket seg litt for Jose Mourinhos lag.
Thomas Myhre var ikke engang på benken for Charlton, ettersom Dean Kiely nå er skadefri igjen. (NTB