Sporting hefði með sigri getað komist áfram í 16 liða úrslitin, en portúgalska liðið var númeri of lítið fyrir heimamenn á Brúnni í kvöld.
Cesc Fábregas kom Chelsea yfir með marki úr vítaspyrnu á 8. mínútu og átta mínútum síðar bætti Þjóðverjinn André Schürrle við marki fyrir heimamenn, 2-0.
Jonathan Silva minnkaði muninn fyrir Sporting snemma í seinni hálfleik og gaf gestunum smá von, en í henni slökkti John Obi Mikel með marki á 55. mínútu leiksins, 3-1.
Með tapinu missti Sporting af sæti í 16 liða úrslitum Meistaradeildarinnar, en Schalke hirti það með 1-0 sigri á Maribor á útivelli.