Ett första-halva eget mål från Diego Reyes följdes av Saul Niguez akrobatiska volley och Antoine Griezmanns straff i andra halvan.
Barca kan återställa sin åtta-punkts fördel och sätta en spansk fotbollsrekord på 35 matcher unbeaten om de vinner på Rayo Vallecano på torsdag.
Tredje plats Real Madrid resa till Levante på onsdag.
Atletico Madrid slog lätt Real Sociedad för att minska gapet på La Liga ledare Barcelona till fem poäng.