Den 19. august 2022 ble Manchester United enige med om en overgang for Casemiro. Den 22. august 2022 skrev han under for Manchester United til 30. juni 2026. Han debuterte for Manchester United i en Premier League-kamp på bortebane mot Southampton 28. august 2022, hvor han kom inn på banen som innbytter for Anthony Elanga. Manchester United vant 1-0.