Les Blues d'Enzo Maresca prennent la deuxième place avec 20 points, six unités derrière le leader Arsenal, en attendant le choc de la 11e journée dimanche entre Manchester City (3e, 19 pts) et Liverpool (6e, 18 pts).
Sunderland (4e, 19 pts) et Tottenham (5e, 18 pts) complètent le Top 6.
Chelsea a rejoint les vestiaires à la mi-temps sous quelques sifflets à Stamford Bridge, avant d'élever son niveau après la pause.
Malo Gusto a débloqué la partie de la tête sur un centre d'Alejandro Garnacho (51e). Le latéral de 22 ans n'avait jamais marqué auparavant, ni avec l'OL (61 matches) ni avec Chelsea (97 matches avant samedi).
Joao Pedro (65e) et Pedro Neto (73e) l'ont rejoint ensuite au tableau d'affichage.
La saison cauchemar se poursuit en revanche pour Wolverhampton, dernier avec deux points après avoir subi sa neuvième défaite en onze journées.