Os espanhóis Lucas Vázquez, aos 19 minutos, e Brahim Díaz, aos 27 minutos, marcaram os gols madristas. Noni Madueke, aos 39 minutos, descontou para os ingleses.
Mais de 62 mil espectadores compareceram ao Estádio Bank of America, em Charlotte, Carolina do Norte, para acompanhar a partida.
O técnico Carlo Ancelotti, do Real Madrid, escalou os brasileiros Vinícius Júnior e Rodrygo no time titular pela primeira vez nesta pré-temporada, e ambos participaram dos gols do time.
Confira os detalhes de Real Madrid 2x1 Chelsea
Rodrygo começou a jogada do primeiro gol, enquanto Vini deu passe perfeito para Brahim ampliar.
Os merengues terminaram o tour pelos Estados Unidos com derrota para o Barcelona (2x1) e para o Milan (1x0), além da vitória contra o Chelsea.
O próximo jogo dos campeões espanhóis será contra a Atalanta, pela Supercopa da Europa, no dia 14 de agosto.
Já o time da Premier League encerrou a pré-temporada norte-americana com derrotas para o Real, o Manchester City (4x2) e Celtic (4x1), uma vitória contra o América do México (3x0) e um empate contra o Wrexham (2x2).
O Chelsea estreia no Campeonato Inglês contra o City, no dia 18, mas antes faz mais um amistoso contra a Inter de Milão, em Londres.