Ein Eigentor von Pedro Henrique in der 25. Minute brachte Palace in Führung, indem er den strammen Querpass von Daniel Muñoz am Shakhtar-Torhüter Dmytro Riznyk vorbei verwandelte. Shakhtar glich durch einen hervorragenden Treffer von Eguinaldo aus, was kurzzeitig Hoffnung auf ein Comeback gab, bevor Ismaila Sarr die Entscheidung in der zweiten Halbzeit herbeiführte.
Der senegalesische Stürmer, der in dieser Saison nun neun Tore in der Conference League erzielt hat und damit der alleinige Torschützenkönig des Wettbewerbs ist, sorgte für einen historischen Abend in SE25.
Crystal Palace wird am 27. Mai im Finale in Leipzig auf Rayo Vallecano treffen.
Cheftrainer Oliver Glasner, der den Verein am Ende der Saison verlässt, sprach mit offensichtlicher Emotion zu TNT Sports nach dem Schlusspfiff.
"Es war wirklich aufregend. Jeder konnte sehen, wie gut Shakhtar ist - großen Respekt an meine Spieler. Sie hielten sich an den Plan und arbeiteten so hart."
Er wies auf einen Moment in der zweiten Halbzeit hin, den er als prägend für den kollektiven Charakter seines Kaders bezeichnete.
"Man schaut sich das zweite Tor an - drei Spieler wurden gefoult, aber sie spielten immer weiter. Das zeigt alles über dieses Team."
Glasner enthüllte, dass er vor dem Spiel mit dem Vorsitzenden Steve Parish darüber gesprochen hatte, wie weit diese Gruppe unter seiner Leitung gekommen ist.
"Ich sagte zu ihm: 'Hast du jemals gedacht, dass wir im Halbfinale eines europäischen Wettbewerbs im Selhurst Park spielen würden?' Er sagte 'nein'. Ich sagte 'als wir vor drei Jahren zum ersten Mal sprachen, dachte ich auch nicht daran.' Das ist, was man erreichen kann, wenn man hart arbeitet und in schwierigen Momenten zusammenhält."
Er beschrieb die Atmosphäre in der Kabine, die er aufgebaut hat, als das Fundament für alles, was Palace erreicht hat.
"Es gab immer mehr Lärm um uns herum als drinnen. Wenn man in schwierigen Momenten zusammenhält, ist es möglich - und man erhält die Belohnung."
Früher in der Woche hatte Glasner der Mannschaft in seiner Spielvorbereitung drei Clips aus dem Hinspiel gezeigt - keiner davon war taktisch.
"Es waren keine Fußballthemen. Wir zeigten ihnen Mentalität - wie sie füreinander kämpften, das Engagement für das Team. Wir zeigten ihnen, als die drei Innenverteidiger und Dean Henderson Brust an Brust sprangen und gemeinsam feierten. Das ist erstaunlich."
Es ist der 50. Sieg von Glasners Amtszeit bei Palace und die größte Errungenschaft in der 151-jährigen Geschichte des Clubs aus Südlondon. Er wird im Sommer gehen, unabhängig davon, was in Leipzig passiert, und das Finale zu seinem Abschied machen, möglicherweise den prägendsten Moment eines außergewöhnlichen dreijährigen Kapitels im Selhurst Park.