Mål av Luis Alberto, Senad Lulic og Danilo Cataldi sørget for jubel for de lyseblå fra Roma. Paulo Dybala utlignet for Juventus like før pause, men til ingen nytte.
Dette var andre gang på 15 dager at Lazio slår den regjerende seriemesteren. For drøye to uker siden ble det 3-1-seier i ligaen.
– Vi gjorde noe magisk. Å slå Juventus to ganger på to uker er fantastisk, sa Lazio-trener Simone Inzaghi til Rai Sport etter triumfen.
Ronaldo matchvinner da Buffon tangerte Maldini
Italiensk managerprofil klar for Premier League
To tap på kort tid
– Vi er skuffet over å ha gått glipp av et trofé, men vi har fortsatt mange turneringer vi kan vinne i løpet av de neste fem månedene, sa Juventus-sjef Maurizio Sarri.
Etter å ha gått ubeseiret som frem til desember, er det blitt to nederlag på kort tid for den tidligere Chelsea-manageren.
Lazio tok ledelsen etter 16 minutter. Et innlegg endte på bakre stolpe, før ballen ble spilt tilbake ut i feltet. Der ventet Alberto som plasserte inn 1–0.
Den ledelsen holdt frem til slutten av den første omgangen. Cristiano Ronaldo dro seg fri og fyrte av et skudd. Keeper reddet, men på returen var Dybala våken og trillet inn utligningen.
Haaland foran et hav av verdensstjerner på eksklusiv liste
Frisparkperle
18 minutter før slutt var Lazio tilbake i ledelsen. Et innlegg endte på bakre stolpe, og der ventet Lulic og satte inn 2–1. På overtid skrudde Cataldi inn 3–1 på et nydelig frispark. Skuddet gikk via tverrliggeren, ned på strek og opp i nettaket.
Like før hadde Rodrigo Bentancur blitt utvist for Juventus.
Oppgjøret var møtet mellom forrige sesongs seriemester (Juventus) og cupvinneren (Lazio).
Lazio har hatt en flott start på sesongen. De er nummer tre i den italienske toppdivisjonen, seks poeng bak Inter og Juventus på topp. I tillegg har de lyseblå en kamp til gode.