Tuan rumah Manchester United sejatinya sempat tertinggal lebih dulu oleh gol Jack Grealish pada menit ke-60.
Namun, gol-gol dari Bruno Fernandes (menit ke-78) dan Marcus Rashford (82') memberikan kemenangan comeback dramatis bagi pasukan Erik ten Hag.
Kemenangan atas Man City mennjadikan Man United meraih kemenangan ke-9 secara beruntun musim ini di semua ajang kompetitif.
Tambahan tiga angka di Stadion Old Trafford membuat Bruno Fernandes cs melesat ke peringkat tiga dengan koleksi 38 poin dari 18 pertandingan.
Mereka hanya berjarak satu poin saja dengan rival sekota yang masih tertahan di peringkat kedua dengan koleksi 39 poin.
Oleh karena itu, peta persaingan gelar juara Liga Inggris semakin memanas seiring keberhasilan Man United menembus tiga besar.
Di sisi lain, kekalahan pada Derbi Manchester membuat malu Pep Guardiola yang menandai partai ke-500 di seluruh ajang bersama Man City.
Pada pertandingan lainnya, di Amex Stadium, Falmer, di luar dugaan Liverpool menderita kekalahan telak dari Brighton & Hove Albion.