Manchester United fick straff efter bara en halv minuts spel mot Manchester City när Anthony Martial blev fälld av Gabriel Jesus.
Ederson i målet var nära att rädda Bruno Fernandes skott men bollen gick in och Manchester United tog en tidig ledning.
Därefter höll Manchester United sin ledning mot de överlägsna serieledarna och fem minuter in i den andra halvleken utökade Luke Shaw. Ytterbacken fick bollen i straffområdet och placerade in 2-0 till Manchester United.
– Det är alltid svårt att spela mot Manchester City. Det är svårt när de har bollen men i dag gjorde vi allting perfekt, säger Bruno Fernandes till Sky Sports efter matchen.
Manchester United vann derbyt
Fernandes säger att den fina starten var viktig.
– Att vi gjorde mål i första minuten var perfekt, det gav oss mer ytor att kontra på. Vi höll oss fokuserade till slutet av matchen. När vi försvarar oss bra så vet vi att vi har alla chanser att göra mål.
Manchester City fick acceptera sin första förlust på 29 (!) matcher, alla turneringar inräknade. I Premier League blev det 19 raka matcher utan förlust.
– Ibland är det nödvändigt att förlora matcher och ha dåliga prestationer. Även i vår segersvit hade vi några dåliga prestationer men vi kom undan. Det gjorde vi inte i dag. Ibland kan det vara positivt, säger Kevin de Bruyne till Sky Sports.
Manchester City leder Premier League med 65 poäng. Manchester United ligger tvåa med 54.