Leeds har imponert i ligacupen så langt og har slått ut to Premier League-lag på veien til kvartfinale.
I 3. runde ble det 2-1-seier over Everton, mens Southampton ble slått 3-0 onsdag.
Chelsea tok seg til kvartfinale på dramatisk vis onsdag med 5-4-seier etter ekstraomganger over Manchester United.
– Leeds og Chelsea har litt historie, så det blir en interessant kamp, sier Chelsea-manager Roberto Di Matteo.
1.-divisjonslaget Bradford, som slo Wigan på straffer i åttedelsfinalen, tar imot Arsenal.
Slik spilles kvartfinalene: Bradford - Arsenal, Leeds - Chelsea, Norwich - Aston Villa, Swansea - Middlesbrough.
Kampene spilles 11. og 12. desember. Leeds - Chelsea spilles 19. desember pga. klubb-VM.