Leon Bailey a fait avancer Villa après trois minutes et Maxim de Cuyper a nivelé neuf minutes plus tard. Mais Brandon Mechele de Brugge a marqué un propre but à huit minutes de temps et avec deux minutes à jouer, Marco Asensio s'est converti de la place de pénalité.
Les parties se réuniront à nouveau à Villa Park mercredi prochain pour le match retour, pour décider qui affrontera Liverpool ou Paris St Germain en quart de finale.
« Je suis heureux, mais calme. Il reste encore 90 minutes à jouer », a déclaré Emery aux journalistes.
« Nous ne sommes pas en quart de finale. Je sais à quel point chaque match est difficile et comment il peut changer. »
Brugge a gagné 1-0 lorsque les équipes se sont réunies plus tôt dans la compétition, mais cette fois-ci autour des hôtes poursuivait le jeu depuis le début.
Un coup franc de Youri Tielemans flotté dans la boîte était retourné par Tyrone Mings et Bailey a rencontré le ballon pour la première fois avec une demi-volée à pied qui a volé dans le coin inférieur.
Brugge était bientôt à niveau avec de Cuyper marquant sa 100e apparition pour le club avec un but.
Un long ballon en avant a atteint Christos Tzolis dans la région et il a attendu son temps avant de reposer une passe à De Cuyper dont le tir bas a battu la plongée du gardien de la villa Emiliano Martinez.
Martinez s'est bien descendu pour sauver un tir de Chemsdine Talbi alors que Brugge a créé la seule autre chance réelle avant la pause après le ralentissement du tempo après leur égaliseur.
Il n'y avait pas de début de foudre dans la seconde moitié et bien que les joueurs de Villa semblaient satisfaits d'un match nul, le directeur Unai Emery a décidé de faire bouger les choses, faisant quatre changements juste après la marque.
« J'ai apporté quatre changements pour obtenir des jambes fraîches, mais pour garder le même plan de match », a déclaré Emery.
« Je suis vraiment heureux de voir comment ils ont répondu. »
L'un de ces changements, Asensio, a eu un coup puissant sauvé par le gardien de Brugge Simon Mignolet et lorsque le rebond est tombé à un autre remplaçant, Matty Cash, il a envoyé le ballon sur la barre.
Quelques secondes plus tard, Brugge a monté l'autre extrémité, où Hans Vanaken a envoyé une tête large du poteau éloigné à bout portant et Tzolis a eu encore une meilleure chance de mettre les hôtes en avant, mais avec juste le gardien à battre, il a flambé son coup.
Le jeu semblait se diriger vers un match nul quand tout s'est effondré pour l'équipe locale.
Tout d'abord, Mechele a mis le ballon dans son propre filet dans le but de couper un bal de Morgan Rogers à travers le but et cela a été encore pire lorsque Tzolis a encrassé de l'argent dans la région.
Asensio a intensifié et a poursuivi sa belle forme de score pour Villa, marquant son cinquième but en sept matchs depuis son arrivée en prêt de Paris St Germain pour donner à l'équipe d'Emery un coussin de deux buts.
« La façon dont nous avons joué était à nouveau bien », a déclaré le manager de Brugge, Nicky Hayen, à ses joueurs dans un groupe après le coup de sifflet final.
« La seule chose que nous pouvons blâmer, c'est que nous avons donné les objectifs nous-mêmes. » (Reportage par Trevor Stynes Édition par Toby Davis, photo sélectionnée par Colin Clapson)
