Lyon holdt nullen til pause selv om hjemmelaget presset, men det ble vanskelig etter at keeper Christiane Endler måtte ut med skade like før pause.
Tidlig i 2. omgang gjorde Sandy Baltimore 1-0 på en dødball. Kadidiatou Diani doblet ledelsen i det 76. minutt, og Marie-Antoinette Katoto fastsatte resultatet fem minutter før full tid.
Hegerberg spilte hele kampen for Lyon, som hadde vært i cupfinale ni ganger på rad og vunnet åtte av dem.
Celin Bizet Ildhusøy var ikke i PSG-troppen lørdag.
Lyon topper tabellen i fransk serie uten poengtap etter 12 kamper, tre poeng foran PSG.
(©NTB)