Een eigen doelpunt van Pedro Henrique na 25 minuten gaf Palace de leiding van de avond, door de krachtige voorzet van Daniel Muñoz voorbij Shakhtar-doelman Dmytro Riznyk te converteren. Shakhtar kwam gelijk door een geweldige schot van Eguinaldo, wat kort hoop gaf op een comeback, voordat Ismaila Sarr de wedstrijd in de tweede helft besliste.
De Senegalese aanvaller, die dit seizoen nu negen doelpunten in de Conference League heeft gescoord en daarmee de topscorer van de competitie is, zorgde voor een historische avond in SE25.
Crystal Palace zal Rayo Vallecano ontmoeten in de finale in Leipzig op 27 mei.
Hoofdcoach Oliver Glasner, die de club aan het einde van het seizoen verlaat, sprak met duidelijke emotie met TNT Sports na het laatste fluitsignaal.
"Het was echt spannend. Iedereen kon zien hoe goed Shakhtar is -- dus enorme lof voor mijn spelers. Ze hielden zich aan het plan en werkten zo hard."
Hij wees op een moment in de tweede helft dat volgens hem het collectieve karakter van zijn ploeg definieerde.
"Je kijkt naar het tweede doelpunt -- drie spelers werden gefouled maar ze bleven altijd doorgaan met spelen. Dit laat alles zien over dit team."
Glasner onthulde dat hij voor de wedstrijd met voorzitter Steve Parish had gesproken over hoe ver deze groep is gekomen onder zijn leiding.
"Ik zei tegen hem: 'Denk je ooit dat we in de halve finale van een Europese competitie in Selhurst Park zouden spelen?' Hij zei 'nee'. Ik zei 'toen we drie jaar geleden voor het eerst spraken, dacht ik daar ook niet aan.' Dit is wat je kunt bereiken als je hard werkt en samen blijft in moeilijke momenten."
Hij beschreef de kleedkamer sfeer die hij heeft opgebouwd als de basis van alles wat Palace heeft bereikt.
"Er was altijd meer lawaai om ons heen dan binnenin. Wanneer je samenblijft in moeilijke momenten, is het mogelijk -- en krijg je de beloning."
Eerder deze week had Glasner de selectie drie clips van de eerste wedstrijd getoond in zijn voorwedstrijd briefing -- geen van hen tactisch.
"Het waren geen voetbalonderwerpen. We toonden hen mentaliteit -- hoe ze voor elkaar vochten, de inzet voor het team. We toonden hen toen de drie centrale verdedigers en Dean Henderson borst aan borst sprongen, samen vierden. Dit is geweldig."
Het is de 50e overwinning van Glasner's regeerperiode bij Palace en de grootste prestatie in de 151-jarige geschiedenis van de club uit Zuid-Londen. Hij zal in de zomer vertrekken, ongeacht wat er gebeurt in Leipzig, waardoor de finale zijn afscheid en mogelijk het bepalende moment van een buitengewone driejarige periode in Selhurst Park wordt.