Fellaini, otro lesionado en las filas de José Mourinho, tuvo que retirarse en el minuto 29 del encuentro que los 'red devils' ganaron por 3-4.
Después de que Fellaini (29) fuera sometido a una resonancia magnética, Bélgica dijo en las redes sociales que el centrocampista será baja "durante varias semanas".
El medio no precisó de muletas para abandonar el Grbavica Stadium, pero su seleccionador, Roberto Martínez, expresó su preocupación "por la posibilidad de que tenga dañados los ligamentos".
Bélgica se enfrenta el martes a Chipre en la última jornada de la fase de clasificación para el Mundial de Rusia y en la reanudación de la Premier el Manchester United visita al Liverpool el 14 y cuatro días más tarde en Champions al Benfica.
Fellaini ha marcado cuatro tantos para el United de Mourinho esta temporada, incluyendo un doblete contra el Crystal Palace (4-0 para los de Old Trafford).
En la medular, Mourinho tiene también la baja de Paul Pogba y la duda de Michael Carrick. El United es segundo en la Premier, con los mismos puntos que el City de Pep Guardiola, primero gracias a la diferencia de goles.