Atlethic Bilbao började bäst och gjorde 0-1 redan i matchupptakten. Efter bara två minuter slog Inigo Ruiz De Galarreta till.
Laget gjorde 0-2 i 22:a minuten, när Nico Williams hittade rätt.
Missa inget viktigt, följ oss på GoogleAtlethic Bilbao ökade ledningen till 0-3 efter en halvtimmes spel, genom Inaki Williams. Reduceringen till 1-3 kom med fyra minuter kvar att spela, när Gerard Moreno slog till och gjorde mål för Villarreal.
I 87:e minuten reducerade Villarreal på nytt genom Alexander Sorloth. 2-3-målet blev matchens sista.
Det här var Villarreals femte uddamålsförlust den här säsongen.
Det här betyder att Villarreal nu ligger på 13:e plats i tabellen, och Atlethic Bilbao är på femte plats.
Nästa motstånd för Villarreal är Atletico Madrid. Lagen möts söndag 12 november 21.00 på Civitas Metropolitano. Atlethic Bilbao tar sig an Celta Vigo hemma fredag 10 november 21.00.