Den australiska anfallaren Sam Kerr nickade in 1–0 till Chelsea i den 59:e minuten.
I slutskedet var Villa nära att kvittera ett par gånger. Men den svenska Chelsea- och landslagsmålvakten Zecira Musovics nolla förblev intakt.
Svenska Magdalena Eriksson spelade 90 minuter för Chelsea. Därtill byttes Johanna Rytting Kaneryd in i den 88:e minuten.
I och med segern är Chelsea endast en seger från att vinna FA-cupen för tredje året i rad.
I finalen möter Chelsea Manchester United, som slog svenskorna Emma Kullbergs och Julia Zigiotti Olmes Brighton med 3–2 i sin semifinal under lördagen. Finalen spelas på Wembley 14 maj.