Gol larut Matej Vydra untuk Burnley menghapuskan keunggulan yang sempat dimiliki tuan rumah sejak menit ke-33 lewat Kai Havertz.
Skor 1-1 yang bertahan hingga bubaran, membuat Chelsea gagal menang untuk pertama kalinya dalam lima pertandingan terakhir.
Pun demikian, Chelsea masih bercokol di puncak klasemen dengan raihan 26 poin unggul tiga poin atas Manchester City (23) yang menang dalam laga lebih dini.
Baca juga: Gol tunggal Hakim Ziyech bawa Chelsea kalahkan Malmo
Sedangkan Burnley tertahan di zona degradasi menempati urutan ke-18 dengan delapan poin, demikian catatan laman resmi Liga Inggris.
Statistik pertandingan memperlihatkan Chelsea tampil begitu dominan dan memiliki nyaris 70 persen penguasaan bola.
Namun, absennya Romelu Lukaku dan Timo Werner yang masih cedera agaknya mulai terasa di Chelsea, sebab mereka hanya empat kali menemui sasaran dari 25 percobaan tembakan.
Havertz, yang dipercaya Thomas Tuchel menempati posisi penyerang depan Chelsea, membuka keunggulan tuan rumah pada menit ke-33 lewat tandukannya menyambut umpan silang Reece James.
Lima menit memasuki babak kedua, Chelsea nyaris menggandakan keunggulannya tetapi bola sundulan Thiago Silva dalam situasi sepak pojok berakhir membentur tiang gawang.
Pada menit ke-53, Havertz seharusnya bisa mencetak gol keduanya tetapi penyelesaiannya atas umpan tarik Callum Hudson-Odoi malah melambung di atas mistar gawang.
Lantas pada menit ke-65, peluang Chelsea lainnya kembali gagal membuahkan hasil setelah kiper Nick Pope menghalau tembakan keras Hudson-Odoi.
Baca juga: Klasemen Liga Inggris: dua pesaing terpeleset, Chelsea kukuh di puncak
Aksi gemilang Pope dibayar lunas oleh rekan-rekannya yang mampu menyamakan kedudukan pada menit ke-79 saat Jay Rodriguez memilih opsi mengumpan bola kiriman Matthew Lowton kepada Vydra yang berdiri bebas untuk menaklukkan kiper Edouard Mendy dan membuat skor jadi 1-1.
Burnley malah nyaris merebut tiga poin penuh saat Pope mengirimkan umpan jauh yang bisa dikejar Vydra, sayang tembakan spekulasinya masih melesat di sisi gawang dan skor 1-1 bertahan hingga bubaran.
Selepas jeda internasional, kedua tim bermain lagi pada 20 November nanti saat Chelsea bertandang ke Stadion King Power menghadapi Leicester City dan Burnley menjamu Crystal Palace di Turf Moor.
Baca juga: City kantungi tiga poin dari Old Trafford berkat dua blunder MU