West Ham đã giữ tỷ số 2-1 trước Chelsea trong 28 phút sau khi Nayef Aguerd bị đuổi khỏi sân - đã ghi bàn mở tỷ số - trước khi quả phạt đền muộn giúp họ ấn định tỷ số chung cuộc 3-1.
James Ward-Prowse, bản hợp đồng trị giá 30 triệu bảng từ Southampton, đã kiến tạo bàn thắng cho Aguerd và Michail Antonio, hai bên ghi bàn gỡ hòa cho Carney Chukwuemeka.
Nhưng đội bóng đông đảo của Mauricio Pochettino sẽ tự hỏi làm thế nào mà họ lại ra về tay trắng khi rời sân vận động London.
Enzo Fernandez đá hỏng quả phạt đền và West Ham phải chơi 25 phút cuối với một cầu thủ sa sút sau khi Aguerd nhận thẻ đỏ.
Tuy nhiên, đội bóng của David Moyes không chỉ giành được chiến thắng đầu tiên trong mùa giải mà còn kết thúc trận đấu ở những phút bù giờ với quả đá phạt đền của Paqueta.
Ward-Prowse nổi tiếng với khả năng thực hiện các tình huống cố định nhưng chắc chắn ngay cả Moyes cũng không thể ngờ được tác động ngay lập tức như vậy.
Bảy phút sau quả phạt góc thứ hai trong trang phục màu đỏ tía và áo sơ mi xanh, Ward-Prowse thực hiện một quả tạt và Aguerd gật đầu không bị đánh dấu ở cột xa.
Chelsea hiện đã để thủng lưới một bàn trong 13 trận gần nhất, chuỗi trận tệ nhất của họ kể từ năm 1996.
Nhưng họ đang xâm nhập ở đầu bên kia với Nicolas Jackson háo hức tiến vào phía sau hàng phòng ngự của West Ham.
Một lần chạy và cắt ngang như vậy đã bị cắt bỏ nhưng khi Ben Chilwell lái xe trở lại khu vực này, cây thánh giá của anh ta chỉ bị Kurt Zouma phá hủy đến tận Chukwuemeka.
Cầu thủ 19 tuổi đã đứng vững trước khi tung cú sút lỏng lẻo qua Alphonse Areola để ghi bàn thắng đầu tiên cho Chelsea.
Paqueta vẫn có mặt trong đội hình của West Ham mặc dù đã bị Liên đoàn bóng đá điều tra về khả năng vi phạm quy tắc cá cược.
Tiền vệ người Brazil được cho là bị sốc trước cuộc điều tra, được cho là xoay quanh các vụ cá cược được đặt ở quê hương anh về những thẻ vàng dành cho anh.
Paqueta đã nhận thẻ vàng trong hiệp một vì bất đồng quan điểm sau khi phàn nàn về việc được hưởng quả phạt góc, nhưng ngay sau đó, anh ấy đã suýt ghi bàn trong vài inch, kéo bóng xuống trong vòng cấm đông đúc chỉ để đi chệch cột dọc.
Chelsea được trao cơ hội dẫn trước trước khi hiệp một kết thúc sau khi Tomas Soucek vấp ngã Raheem Sterling trong vòng cấm, nhưng quả phạt đền của Fernandez đã bị Areola cản phá.
Thay vào đó, Antonio đã đưa West Ham vượt lên dẫn trước ở phút thứ tám của hiệp hai khi anh ấy chạy theo đường bóng dễ thương của Ward-Prowse ở phía trên.
Pochettino hướng tới bản hợp đồng kỷ lục mới nhất của Chelsea, Moises Caicedo, trong trận ra mắt đúng phút bù giờ, cầu thủ người Ecuador ngay lập tức tung ra một cú sút xa đi chệch cột dọc.
West Ham sau đó bị rút ngắn tỷ số xuống còn 10 ở phút 68 sau khi Aguerd nhận thẻ vàng thứ hai vì phạm lỗi không cần thiết với Jackson.
Nhưng có vẻ như Chelsea đã cạn ý tưởng và chỉ có thể thực hiện cú sút chệch hướng của Noni Madueke nhưng bị Areola cản phá.
Và các cổ động viên đội khách đã rời đi ngay cả trước khi Paqueta ấn định chiến thắng ngay trên chấm phạt đền sau khi Caicedo phạm lỗi với Emerson Palmieri.