Os anfitriões estabeleceram controle antes do intervalo através de Corentin Tolisso, que marcou no oitavo minuto, e Ernest Nuamah, cujo gol no tempo de acréscimo do primeiro tempo deixou o Palace enfrentando um déficit de dois gols.
O Crystal Palace melhorou após o intervalo e Yéremy Pino diminuiu a desvantagem no 50º minuto. No entanto, Pavel Šulc restaurou a vantagem de dois gols do Lyon com um toque inteligente no 76º minuto, deixando os visitantes precisando de outra resposta.
Daichi Kamada marcou no 81º minuto para criar um final tenso, mas o Lyon resistiu à pressão tardia do Palace para garantir os pontos.
O treinador do Palace, Pierre Sage, estava frustrado com o contraste entre os dois tempos de sua equipe, acreditando que o início lento tornava a tarefa muito difícil.
"Foi um jogo de dois tempos diferentes," disse Sage. "Estivemos ausentes no primeiro tempo. O segundo tempo é mais como o que estamos acostumados a ver.
"Podemos estar frustrados com o resultado, mas podemos estar frustrados com o primeiro tempo. Estar dois gols atrás significava que isso era muito difícil de reverter."
Sage disse que a performance inicial ficou aquém dos padrões exigidos na competição europeia.
"Jogamos para vencer. Mas quando você perde a performance do primeiro tempo, eu tenho que estar frustrado com isso.
"Não podemos aceitar isso. Precisamos aprender a lição daqui hoje.
"Não lutamos o suficiente, não gerenciamos alguns dos problemas táticos e não fomos proativos com a bola.
"Se quisermos ser competitivos, precisamos ser melhores nessas áreas."
Apesar da derrota contra seu antigo clube, Sage já estava focado no encontro de domingo com o Brighton, instando seus jogadores a levar a melhora do segundo tempo para o próximo jogo.
"Precisamos virar a página rapidamente e aprender a lição. Agora o jogo mais importante é o jogo em Brighton.
"Nesta noite não podemos mudar o que aconteceu em campo. Queremos melhorar no domingo.
"Vamos descansar e garantir que nos preparemos da maneira certa. Isso é realmente importante."
Sage também ofereceu uma atualização encorajadora sobre Jean-Philippe Mateta, que perdeu a viagem à França.
"Pode haver alguma chance de vê-lo neste fim de semana - ele está no caminho certo com sua reabilitação."
O treinador do Lyon, Paulo Fonseca, falando à UEFA, ficou satisfeito com o domínio de sua equipe no primeiro tempo e acreditou que a vitória foi merecida.
"Eu realmente gostei da nossa performance, especialmente no primeiro tempo. Controlamos o jogo com a bola, defendemos muito bem e não permitimos ao Crystal Palace nenhuma chance. Com 2-0, os jogadores naturalmente começaram a pensar mais em proteger a vantagem. Mas tivemos alguns momentos de ataque realmente bons, jogamos com as intenções certas e acho que merecemos plenamente vencer."
A sequência invicta do Palace terminou em três partidas, deixando Sage com um desafio imediato para corrigir as deficiências do primeiro tempo antes da visita ao Brighton.