Bobby De Cordova-Reid ha portato in vantaggio i giocatori ospiti alla fine del primo tempo contro un pallido United, che ormai da tempo ha perso la capacità di mettere paura alle avversarie quando gioca in casa.
Ma l'ingresso di Alejandro Garnacho all'intervallo ha dato allo United una dimensione diversa e l'altro subentrato, Joshua Zirkzee, ha pareggiato a metà del secondo tempo.
La squadra di Ruben Amorim ha spinto alla ricerca della vittoria, che alla fine è arrivata quando l'ex difensore del Leicester Harry Maguire ha messo in rete di testa una punizione di Bruno Fernandes nel finale di gara.
Il manager portoghese, che a tre mesi dall'inizio del suo mandato fatica a mettere in pratica le sue idee in Inghilterra, ha dichiarato che quella della sua squadra è stata una "brutta prestazione".
"Non abbiamo avuto energia all'inizio, soprattutto nel primo tempo", ha detto a ITV. "Poi nel secondo tempo abbiamo giocato un po' meglio, con un po' più di velocità, vincendo le seconde palle. Poi siamo riusciti a ribaltare la situazione, quindi è stato un buon risultato ma non una buona prestazione".
"L'allenatore è il primo responsabile, quando una squadra non rende, non migliora, noi siamo qui per fare qualcosa e per vedere come va la partita, per studiare gli avversari e cercare di migliorare".
Lo United ha segnato otto gol in due partite contro il Leicester durante il breve periodo in cui Van Nistelrooy è stato il capo ad interim dopo il licenziamento di Erik ten Hag. Ma questa volta il loro ex attaccante era nella panchina avversaria.
Lo United, che ha battuto il Manchester City in finale a Wembley lo scorso maggio, era a corto di fiducia dopo cinque sconfitte nelle ultime sette partite in casa in tutte le competizioni.
United senza mordente, Dorgu in campo, Garnacho decisivo
La squadra di casa è stata timida in attacco nelle prime fasi, quando Jordan Ayew del Leicester ha messo alla prova Andre Onana dall'altra parte.
Il Leicester, vincitore della FA Cup nel 2021, ha dato al pubblico dell'Old Trafford una sensazione di crollo al 42° minuto: Manuel Ugarte ha regalato il pallone vicino alla linea laterale sinistra e Bilal El Khannouss ha raggiunto la linea laterale prima di passare il pallone a Wilfred Ndidi. Onana ha parato il tiro di Ndidi con i piedi, ma De Cordova-Reid ha messo a segno il tap-in da distanza ravvicinata.
All'intervallo i giocatori dello United si sono allontanati tra i fischi e cori di proteste dopo non essere stati in grado di registrare neanche un tiro in porta.
Amorim ha fatto entrare Garnacho all'intervallo per il debuttante Patrick Dorgu, alla disperata ricerca di ispirazione, e l'ex Lecce ha subito messo in difficoltà la difesa del Leicester.
Il pareggio dello United è arrivato dopo un bel lavoro del vivace Garnacho sulla sinistra. Il cross dell'argentino viene deviato da Rasmus Hojlund, ma è Zirkzee a mettere in rete a porta vuota il suo quinto gol stagionale.
Lo United sembra più propenso a trovare la vittoria, ma questa arriva solo al 93° minuto, quando Maguire segna di testa su punizione di Fernandes. Il difensore inglese è apparso in fuorigioco, ma non c'era il VAR.
Van Nistelrooy arrabbiato
"Non siamo stati sconfitti da una giocata alla Fergie (un riferimento all'ex manager Alex Ferguson), siamo stati sconfitti da un fuorigioco", ha detto.
"Con il VAR si può stabilire che il fuorigioco è di un paio di centimetri... Questo era di mezzo metro, chiaro e in linea. Non sarebbe stata una decisione difficile da prendere".
Lo United, tredicesimo in Premier League, ha chiuso la finestra di trasferimenti di gennaio con meno opzioni d'attacco dopo aver lasciato partire Marcus Rashford e Antony in prestito.
Il difensore argentino Lisandro Martinez era assente dopo aver subito un danno al legamento crociato nella sconfitta della scorsa settimana contro il Crystal Palace.