Croesodd Jerome Porical a Henry Tuilagi geisiau yn y deg munud i'r tîm cyn cartref cyn i Farid Sid ychwanegu trydedd cais wyth munud cyn yr egwyl.
Roedd y tîm cartref wedi agor bwlch o 22 pwynt ar yr egwyl cyn i Jonathan Davies sgorio cais yn gynnar yn yr ail hanner.
Ond, cafodd unrhyw obaith o weld y Scarlets yn brwydro'n ôl eu dinistrio munudau'n ddiweddarach
Fe dorrodd canolwr Maxime Mermoz drwy'r amddiffyn, cyn bwydo Florian Cazenave, dyma'n sicrhau'r fuddugoliaeth a'r pwynt bonws i Perpignan.
Fel petai hynny ddim yn ddigon, cafodd prop y Scarlets, Simon Gardiner, ei gario o'r maes, yn dioddef anaf drwg i'w goes.
Roedd gwaith adeiladol a arweiniodd at bumed cais y tîm cartref yn tanlinellu'r bwlch mewn safon rhwng y ddau bac. Yr eilydd, Gerrie Britz, aeth drosodd i sgorio.
Roedd y canlyniad yn golygu na fydd yr un o ranbarthau Cymru yn rownd yr wyth olaf o'r Gwpan am y tro cyntaf mewn pedair blynedd.
Perpignan: J Porical, F Sid, D Marty, M Mermoz, J Candelon, N Laharrague, F Cazenave, P Freshwater, G Guirado, N Mas [capt], O Olibeau, G Vilaceca, D Chouly, B Guiry, H Tuilagi.
Eilyddion: M Tincu, K Pulu, B Bourrust, R Tchale Watchou, D Mele, G Britz, O Tonita, J Michel
Scarlets: Rhys Priestland, Morgan Stoddart, Gareth Maule, Jon Davies, Sean Lamont, Stephen Jones, Tavis Knoyle, Iestyn Thomas, Matthew Rees (capt), Simon Gardiner, Lou Reed, Jonny Fa'amatuaniu, Rob McCusker, Josh Turnbull, David Lyons.
Eilyddion: Emyr Phillips, Rhodri Jones, Phil John, Damian Welch, Ben Morgan, Martin Roberts, Lee Williams, Richie Pugh.
Dyfarnwr: Dave Pearson (Lloegr)
