Barcelona førte 1-0, men Levante scorede to gange på 70 sekunder og vandt med 2-1 over topholdet.
Barcelonas status som ubesejret i denne sæson i den spanske Primera Division fik onsdag aften sin ende.
På udebane mod Leganes, der inden kampen lå på ligaens sidsteplads med et enkelt point, tabte storklubben med 1-2. Det er anden sæson i træk, at Levante ender Barcelonas stime som ubesejret.
I sidste sæson skulle man dog frem til næstsidste spillerunde, før Barcelona tabte en ligakamp. Dengang vandt Levante med 5-4.
Onsdagens nederlag var konsekvensen af 70 skrækkelige Barcelona-sekunder i anden halvleg, hvor holdet lukkede to mål ind.
Alt gik ellers som planlagt for storholdet, der kom i front allerede i det 12. minut, da Philippe Coutinho tordnede bolden i mål uden for feltet.
Messi og co. skulle dog få sig en gevaldig forskrækkelse i begyndelsen af anden halvleg.
I det 52. minut headede Nabil El Zhar en udligning i mål, og minuttet efter forærede Gerard Pique bolden til Oscar Rodriguez, så den 20-årige spanier dårligt kunne undgå at score til 2-1.
Målscoreren jublede vildt, muligvis fordi han er ejet af Real Madrid.
Trods nederlaget topper Barcelona tabellen, men Real Madrid kan gå forbi konkurrenten med en sejr i Sevilla senere onsdag.