David McGoldrick gav Sheffield United en drömstart. Manchester Uniteds målvakt Dean Henderson ställde till det för sig själv och då kunde McGoldrick göra 1-0.
Sedan tog det 20 minuter innan Victor Nilsson Lindelöf låg bakom kvitteringen.
Svensken levererade en vackert passning i djupled till Marcus Rashford som drog till och sköt skickligt in 1-1.
Rashford matchhjälte
Anthony Martial gjorde 2-1 några minuter senare och 3-1 fixade Rashford i början av andra halvlek.
McGoldrick fick sista ordet i matchen. Han fastställde slutresultatet 2-3 i 87:e minuten.