Seieren er tabelltoerens fjerde på rad i Premier League. Chelsea er fire poeng bak Liverpool, som har én kamp mindre spilt.
De blåkledde fikk en festkveld i Nord-London, men i starten så det ikke sånn ut. Tottenham ledet 2-0 etter elleve minutter, og målene til Dominic Solanke og Dejan Kulusevski kom etter tabber fra Cucurella.
EM-vinneren skled i forkant av begge to. I pausen var Tore André Flo knallhard i Viaplay-studioet.
– Hans ti første minutter er helt utilgivelig. Å komme dit med feil sko og skli på den måten, går ikke an på dette nivået. Hadde han hatt en god gammeldags engelsk manager, ville han fått hårføneren midt i trynet i pausen. Man ville hørt stemmen over hele stadion, sa den tidligere Chelsea-spissen.
Jadon Sancho startet Chelsea-comebacket med en scoring fra 20 meter. Hjemmelagets ledelse holdt seg til pause, men etter en drøy time utlignet Cole Palmer fra straffemerket.
Senere hamret gjestenes Enzo Fernández inn 3-2 med en hard avslutning, mens Palmer gjorde sin andre scoring fra krittmerket i sluttminuttene.
I forkant hadde Pape Sarr dundret inn i ryggen på Palmer.
– Det dummeste straffesparket i Premier League på lang tid. Nesten så jeg ikke har ord, sa Viaplay-ekspert Lars Tjærnås om situasjonen som ga straffen.
Seks minutter på overtid styrte Son Heung-min inn 3-4-reduseringen.
Tottenham slo nylig Manchester City 4-0 borte, men har den siste måneden også tapt for Ipswich og Bournemouth. Søndag kom nok en nedtur.
Torsdag har begge klubber bortekamper i Europa. Tottenham møter skotske Rangers i europaligaen, mens Chelsea må helt til Kasakhstan for å spille mot Astana i conferenceligaen.
Tre dager senere møter de henholdsvis Southampton og Brentford i ligaen.
Les også: Nytt cornermål berget Arsenal-poeng i Ødegaards jubileumskamp
Les også: Forsvarstabber felte Manchester United som tapte hjemme mot Forest