21 år gamle Alli sørget for at alle poengene ble med til den liljehvite delen av London fra Stamford Bridge for første gang siden 1990 da han scoret to mål med fire minutters mellomrom etter timen spilt i andre omgang.
Først tok han ned en langpasning på utsøkt vis alene med Willy Caballero, før han bredsidet ballen i mål via stolpen med touch nummer to til 2-1-ledelsen til Tottenham.
Noen få strakser senere fikk han pirket ballen i mål fra fem meter etter at Chelsea gjentatte ganger hadde feilet med å få ballen ut av fare.
Etter søndagens kamp er topp fire på tabellen så godt som satt.
Tottenham på fjerdeplass har åtte poengs forsprang til søndagens motstander, som dermed kan måtte belage seg på europaligaspill neste sesong
Kanon
Det var Christian Eriksen som gjorde at Alli kunne bli matchvinner. Dansken ladet kanonen utenfor 16-meteren på overtid av første omgang og med en frekk dupp ble Caballero kun liggende og sprelle i målet.
Alvaro Morata ga Chelsea ledelsen etter halvtimen spilt med et hodestøt etter at Hugo Lloris hadde bommet på en utboksing, men resten av kvelden ble helsvart for hjemmelaget på Stamford Bridge.
Marcos Alonso hadde en god sjanse til å skyte mens Chelsea fortsatte ledet 1-0, men i andre omgang handlet det meste om bortelaget.
Kane tilbake
Caballero leverte en fantastisk redning like før 2-1-målet til Tottenham da han stoppet Heung-min Sons forsøk på å curle ballen i hjørnet.
Alonso fikk en ny mulighet med tjue minutter igjen av kampen, men avslutningen på volley var for dårlig og ballen gikk i nettveggen.
Harry Kane startet på benken etter å ha slitt med en skade, men kom inn som innbytter etter 74 minutter. Spissen klarte ikke komme på scoringslista og må dermed se Liverpools Mohamed Salah ha et fem måls forsprang på toppen av toppscorerlista.
Tottenham hadde spilt 30 kamper på Stamford Bridge uten seier før dagens oppgjør. Forrige seier kom 10. februar 1990, dagen før Nelson Mandela slapp ut av fengselet. Da spilte Erik Thorstvedt for Tottenham, sammen med blant andre Gary Lineker og Paul Gascoigne.