Lagen turades om att bränna den ena heta målchansen efter den andra och länge gick cupfinalen mot straffar.
Men i förlängningens slutminuter klev Virgil van Dijk fram och nickade in segermålet för Liverpool.
– Det är mycket känslor. Jag är riktigt stolt över grabbarna. Vi tar ingenting för givet. Jag är stolt över att vara en del av klubben men framför allt över våra spelare, säger nederländaren direkt efter den dramatiska finalen.
Titeln är Liverpools första den här säsongen och man har chans på ytterligare tre, Premier League, FA-cupen och Europa League.
– Låt oss njuta. Det är otroligt, säger van Dijk.
"Var exceptionellt"
Annars var det ett skadedrabbat Liverpool som åkte till Wembley under söndagseftermiddagen. Tyske tränaren Jürgen Klopp, som meddelade tidigare att han lämnar efter säsongen, fick klara sig utan bland andra Alisson Becker, Trent Alexander-Arnold, Diogo Jota, Mohamed Salah och Darwin Núñez.
I stället fick 18-årige Jayden Danns speltid, i sin blott andra seniormatch. Och ytterligare två tonåringar – 19-åringarna Bobby Clark och James McConnell – var med i finalen.
Klopp säger att han njöt av att se en ny generation av Liverpoolspelare.
– Det vi såg i dag var exceptionellt, det kommer kanske aldrig att hända igen. I mina mer än 20 år så är det här den mest speciella pokalen jag har vunnit.
Eländet fortsatte sedan under den första halvleken när Ryan Gravenberch bars ut på bår efter en tuff tackling signerad Moises Caicedo.
Båda lagen kom nära ett ledningsmål, men försvaret i Chelsea och målvakten Caoimhín Kelleher i Liverpool höll nollan intakt.
Chelsea nära avgörande
Halvvägs in i den andra halvleken tog Liverpool ledningen genom Virgil van Dijk, men efter en VAR-granskning dömdes målet bort för offside. Av tv-bilderna att döma var mittfältaren Wataru Endo i en offsideposition och hade, enligt domarens bedömning, påverkat spelet.
Sekunder från slutet var Chelsea nära ett avgörande. Men avslutet täcktes först av försvaret innan bollen hamnade till slut i Kellehers famn.
Tempot sjönk en aning under förlängningen och fokuset låg på straffar – men då klev Virgil van Dijk fram.