Los visitantes sufrieron un contratiempo en el calentamiento por la lesión de su portero titular Emi Martínez, lo que dio paso a Marco Bizot, que disputó apenas su tercer partido como titular en la Premier League.
Y el guardameta de 34 años no superó primera gran prueba, ya que falló en un córner al minuto nueve, permitiendo que Jan Paul van Hecke anotara su segundo gol con el Brighton tras varios rebotes en la línea de gol.
Fue el quinto gol que el Villa encajó en los primeros 15 minutos en la temporada, sin haber marcado ninguno en ese tramo.
Lejos de reaccionar de inmediato, el equipo visitante recibió el segundo gol justo antes de la media hora.
Jack Hinshelwood entró solo al área y su pase rebotó en Pau Torres, superando a Bizot para un desafortunado gol en propia puerta.
El Brighton marcó al menos dos goles en seis partidos consecutivos como local, pero el partido estaba a punto de cambiar radicalmente.
El Villa había sido claramente inferior, pero recortó distancias ocho minutos antes del descanso. Ollie Watkins se lanzó con valentía en el área pequeña para rematar el centro raso de Ian Maatsen.
Ezri Konsa cabeceó al poste en el tiempo añadido, y aún hubo tiempo para el cuarto gol de una primera parte frenética.
Watkins aprovechó un balón largo y definió raso ante Bart Verbruggen, logrando su noveno gol en 10 duelos directos entre estos equipos en la Premier League.
Con esos dos goles, el Villa se puso por delante y completó la remontada en el minuto 60.
Matty Cash lanzó un córner al segundo palo y Amadou Onana cabeceó a gol desde cerca, justo delante de la afición visitante, desatando la locura en ese sector.
Lewis Dunk casi convierte el centro de Evann Guessand en gol en propia puerta en su partido número 500 con el Brighton, pero la reacción de Verbruggen salvó al capitán de las Seagulls.
El Villa siguió atacando y llegó el cuarto gol a 12 minutos del final, cuando Donyell Malen – que acababa de entrar al campo apenas 25 segundos antes – empujó el balón tras el rechace de Verbruggen al cabezazo de Guessand.
Sin embargo, el partido no estaba decidido. Van Heckemarcó con un disparo colocado desde la frontal del área siete minutos antes del final, dejando todo abierto para un desenlace emocionante.
Bizot realizó una gran parada al cabezazo de Danny Welbeck en el tiempo añadido, pero fue la ocasión más clara para el Brighton, que sufrió su primera derrota como local en liga en la temporada.
Jugador Flashscore del partido: Ollie Watkins (Aston Villa).